Los científicos de la Universidad de Rutgers-New Brunswick y otros lugares se encuentran en una encrucijada en su búsqueda de 50 años para ir más allá del Modelo Estándar en física.

Rutgers Today pidió a los profesores Sunil Somalwar y Scott Thomas del Departamento de Física y Astronomía de la Facultad de Artes y Ciencias que discutieran los misterios del universo. La investigación de Somalwar se centra en la física experimental de partículas elementales, o física de altas energías, que implica romper partículas juntas en grandes aceleradores de partículas como el del CERN en Suiza. La investigación de Thomas se centra en la física teórica de partículas.

El dúo, que colaboran en experimentos, y otros físicos de Rutgers, incluido Yuri Gershtein, contribuyeron al descubrimiento histórico de 2012 del bosón de Higgs, una partícula subatómica responsable de la estructura de toda la materia y un componente clave del Modelo Estándar.

Rutgers Today:¿Qué es el modelo estándar?

Thomas:Es una teoría que comenzó hace unos 50 años. Debería llamarse "la teoría más fantásticamente exitosa de todo" porque es un triunfo del intelecto humano. Explica en una estructura teórica y con gran detalle cuantitativo, todos los experimentos realizados en el laboratorio. Y ningún experimento hasta ahora entra en conflicto con esta teoría. La piedra angular del modelo estándar experimentalmente fue el descubrimiento del bosón de Higgs. Predijo la existencia e interacciones de muchas partículas diferentes, todos los cuales fueron encontrados. El problema es que, como teóricos, somos víctimas de nuestro propio éxito. El modelo estándar es tan exitoso que la teoría no apunta a respuestas a algunas de las preguntas que todavía tenemos. El bosón de Higgs respondió a muchas preguntas, pero no obtenemos pistas directamente de esta estructura teórica sobre cómo se podrían responder las preguntas restantes, así que estamos en una encrucijada en esta búsqueda de 50 años. Necesitamos algunas pistas de experimentos y luego, Ojalá, las sugerencias serán suficientes para decirnos la siguiente estructura teórica que subyace al Modelo Estándar.

Rutgers Today:¿Qué preguntas quedan?

Somalwar:el modelo estándar dice que la materia y la antimateria deberían ser casi iguales. Pero después del Big Bang, hace unos 13.800 millones de años, la materia ascendió a una parte en 10 mil millones y la antimateria se redujo prácticamente a cero. Un gran misterio es lo que pasó con toda la antimateria. ¿Y por qué los neutrinos (también partículas subatómicas) son tan ligeros? ¿Es la partícula del bosón de Higgs por sí sola o hay un zoológico de Higgs? Hay buenas razones por las que el bosón de Higgs no podría estar solo. Tiene que haber más en la imagen.

Rutgers Today:¿En qué te estás enfocando?

Somalwar:Estoy buscando evidencia de partículas pesadas que podrían haber existido un picosegundo después del Big Bang. Estas partículas ya no existen porque se degeneran. Son muy inestables. Podrían explicar por qué los neutrinos son tan ligeros y por qué prácticamente toda la antimateria desapareció pero no toda la materia. Lo que hacemos se llama ciencia de frontera:está a la vanguardia de la física:las distancias más pequeñas y las energías más altas. Una vez que llegas a la frontera, ocupas gran parte del área y comienzas a realizar prospecciones. Pero en algún momento las cosas están minadas y necesitas una nueva frontera. Acabamos de comenzar a realizar prospecciones aquí. No tenemos suficientes áreas minadas y es posible que tengamos algunas gemas allí y más vendrán en el próximo año o dos. Entonces, es un momento muy emocionante en este momento porque es como si hubiéramos llegado a la fiebre del oro.

Thomas:Estoy tratando de comprender la física subyacente al sector de Higgs de la teoría del modelo estándar, que debe incluir al menos una partícula:el bosón de Higgs. Este sector es muy importante porque determina el tamaño de los átomos y la masa de las partículas elementales. La física subyacente al sector de Higgs es un obstáculo para comprender la física a una escala más fundamental. ¿Existen otras especies de partículas de Higgs? ¿Cuáles son sus interacciones y qué propiedades tienen? Eso comenzaría a darnos pistas y luego tal vez podríamos reconstruir una teoría de lo que subyace al Modelo Estándar. La verdadera motivación es comprender la forma en que funciona el universo en su nivel más fundamental. Eso es lo que nos impulsa a todos.