QUANTUM

Guillermo Guevara Pardo, Bogotá, marzo 23 de 2014

Finalizando el siglo XIX y empezando el XX ciertos fenómenos físicos (por ejemplo, la radiación producida por un objeto que se calienta) no se podían explicar adecuadamente en el marco de la vieja mecánica clásica, fundada siglos atrás por el gran Isaac Newton. Max Planck propuso una idea para ese entonces revolucionaria: la luz está formada por paquetes discretos o cuantos y cada cuanto, con una determinada longitud de onda, tiene una cantidad fija de energía. Nacía así uno de los pilares de la física moderna, la mecánica cuántica, que se encargaría de desentrañar los secretos de la organización de la materia a nivel atómico y subatómico. Otras mentes, tan brillantes como la de Planck, fueron desarrollando el soporte matemático de la novedosa física pues cualquier teoría, además de ajustarse a los hechos que intenta explicar, debe tener sentido desde el punto de vista matemático. Este portentoso logro científico fue posible porque “El intelecto humano, guiado por las pistas que deja la naturaleza, fue capaz de dilucidar una verdad profunda sobre el funcionamiento del universo”*
La mecánica cuántica ha encontrado que la materia en su nivel más básico está formada por una compleja interacción de campos y partículas, y que estas son manifestaciones de las vibraciones de esos campos. Así, por ejemplo, los fotones (las partículas de la luz) son vibraciones del campo llamado electromagnético, como los gravitones (aún no detectados) lo son del campo gravitacional. La mecánica cuántica ha aumentado y profundizado el conocimiento de la estructura de la materia y expandido el vocabulario de la ciencia: quarks (importado de la literatura), bosones, fermiones, gluones, neutrinos, positrones, hadrones, etc.
Dados los particulares comportamientos de la materia en esos niveles (donde hasta es posible que el gato de Cheshire desaparezca dejando únicamente su amplia sonrisa), tan alejados de nuestro mundo cotidiano, newtoniano, de bajas energías y velocidades, algunas corrientes filosóficas han proclamado imprudentemente que la física de los quanta significa la “desaparición de la materia”. Vana aspiración que esconde en el fondo un intento por socavar la posibilidad del conocimiento científico del mundo.
Los experimentos a muy altas energías, como las que se alcanzan en el Large Hadron Collider (LHC) en la frontera franco-suiza, han venido dando apoyo a los presupuestos teóricos del llamado Modelo Estándar el cual describe las relaciones de las partículas que componen la materia. El protón, por ejemplo, no es una partícula infinitamente pequeña ni una amorfa masa de sustancia protónica; es una estructura del núcleo atómico donde ocurren continuas interacciones entre los tres quarks que lo forman y una gran cantidad de partículas virtuales que constantemente se crean y se desintegran. La teoría cuántica es un calco cada vez más preciso de la realidad objetiva de las partículas atómicas y brinda un conocimiento de la materia que se hace cada vez más profundo y exacto, y además muestra el carácter inagotable de la misma.
La joya que le faltaba al Modelo Estándar fue finalmente encontrada en 2012 en las intricadas entrañas del LHC. Se le dio el nombre de “bosón de Higgs”. Su existencia es más que efímera: 10 a la menos 21 segundos. Desde 1995, cuando se descubrió el quark top, la física de partículas no se alegraba con la llegada de un nuevo miembro. Como toda partícula, el nuevo bosón es la vibración del campo de Higgs, campo donde la masa de una partícula está determinada por la intensidad de su interacción con él. Si la partícula no interacciona con ese campo, entonces carece de masa.
Se sabe que la materia de la cual están hechos todos los objetos del universo apenas representa una quinta parte de la que existe. El resto ha sido llamada “materia oscura”, que no está formada por ninguna de las partículas del Modelo Estándar. El bosón, por el que Peter Higgs y François Englert ganaron el premio Nobel de Física del año 2013, podría ser el puente que permita avanzar en el conocimiento de ese nuevo tipo de materia. Y en este paso, la mecánica cuántica será punto de apoyo hacia una física más allá del Modelo Estándar. Conocimiento que seguirá reafirmando que con la palabra materia se designa la realidad objetiva, toda la infinita multiplicidad de lo que existe, las cosas, los acontecimientos. La materia no ha desaparecido y el gato cuántico seguirá inquietando a la perspicaz Alicia.
*Carroll, Sean, “La partícula al final del universo”, Barcelona, Debate, 2013.