Germán
Martínez Hidalgo
El Bosón de Higgs: La partícula misteriosa en busca del origen de la
materia
"El Universo es materia y movimiento, movimiento y materia son
indisolubles, no existe materia sin movimiento ni movimiento sin materia, pero
para que la materia moviente exista, se requiere espacio y tiempo"
V. I. Lenin (Materialismo y Empiriocriticismo) 1908
HISTORIA DE
" "La propiedad común de todos los objetos y
fenómenos de ser realidad objetiva, existir fuera de nuestra conciencia y estar
reflejados por ella, expresa precisamente el concepto o categoría filosófica de
la materia"
Vladimir Afanasiev (1955)
Nuestra experiencia y observación nos han enseñado que existen objetos con
propiedades, como son: la forma, el peso, la densidad, el color, etc. además
tienen estados como: sólidos, líquidos y gaseosos, todos representan MATERIA,
pero también percibimos que tienen movimiento.
Desde tiempos muy remotos, se tiene conciencia de que la NATURALEZA y el COSMOS
son una infinita colección de objetos con distintas características,
propiedades y funciones. Los griegos, gracias a que llegaron tarde a la forma
de producción esclavista, les permitió a los
pensadores y a los cultivadores de la inteligencia, establecer conceptos
racionales y analíticos sobre las cosas. Los griegos de aquella dorada época
-igual que nosotros en la actualidad- se dieron cuenta, de que muchas de las
cosas cambian, pero otras no lo hacen, esto permitía a la mente tener la
suficiente información como para entender, que algunas cosas cambian con alguna
rapidez como el deshielo, la evaporación, el crecimiento de las plantas,
animales y humanos, pero ciertas cosas como la LUNA, el SOL, los PLANETAS y las
ESTRELLAS daban la impresión de ser inalterables.
En el siglo VI a.C. se desarrolla en el ámbito del pensamiento racional griego,
una interesante controversia, sobre si la NATURALEZA y la MATERIA es cambiante o las cosas siempre son iguales. Uno de los más
representativos de este debate intelectual fue: HERÁCLITO DE EFESO (540- 475)
a.C. quien sustentaba la teoría de que todas las cosas estaban en un constante
estado de flujo o movimiento, esto es "cambio o devenir", es la ley
que explica todas las cosas, pues nada es permanente. La realidad -sugiere
HERÁCLITO- "es como un río que fluye sin descanso" y dice,
"Nadie podrá bañarse dos veces en el mismo río, pues otras son ya las
aguas que forman su corriente".
HERÁCLITO considera que "todo es y deja de ser", esto simboliza la
ley del cambio. Es este filosofo el fundador de la DIALÉCTICA MATERIALISTA de
la antigüedad clásica; y considera que en el continuo "fluir" de las
cosas, es esencialmente el FUEGO su mejor representación material y considera
que en efecto, el FUEGO es el elemento primordial que dio origen a todas las
cosas; -interesante concepto similar del fuego primordial que dio origen al
Universo, la GRAN EXPLOSIÓN o BIG BANG-. HERÁCLITO, con una mente preclara,
propone que el FUEGO es al mismo tiempo MATERIA y FORMA, de lo que conocemos
como UNIVERSO y es la razón de sus leyes, dice al respecto: "El mundo, que
es la unidad de todo lo existente, no ha sido creado por ningún dios ni por
ningún hombre, sino que ha sido, es y será eternamente un fuego vivo que se
enciende y se apaga con arreglo a las leyes". He aquí la mejor versión de
lo que es el PENSAMIENTO MATERIALISTA DIALÉCTICO.
IDEALISMO VERSUS MATERIALISMO
"... del Ente es ser, del Ente no es no ser". Parménides de Elea (siglo V) a.C.
"Todo es y deja de ser". Heráclito de Efeso
(siglo V) a.C.
Otro pensador original, fue el filósofo PARMÉNIDES (540-480) a.C. oriundo de
Elea ciudad de la magna Grecia (sur de Italia), quien argumentaba que la
esencia de todas las cosas era el SER, y que esto no se daba en el pasado,
porque entonces había dejado de SER, tampoco se daba en el futuro, porque
todavía no es; el SER es según PARMÉNIDES: "todo lo que es", esto
quiere decir: que no se podía transformar en lo que no es, así que según él, el
ente es lo superficial del cambio y del movimiento y siempre estarían incluidos
en el SER. Entonces, el cambio era incompatible por principio, y por tanto,
sólo el aspecto permanente -el SER del mundo- sería considerado como la razón
fundamental de la verdadera realidad. Esto resultaba en una declaración
totalmente idealista, que negaba el movimiento y la MATERIA, como la esencia de
este UNIVERSO, que como sabemos es eminentemente MATERIAL.
El debate sobre la naturaleza del cambio, representa desde aquellos tiempos,
las dos posiciones, tanto filosóficas como científicas, esto es: entre el
MATERIALISMO y el IDEALISMO.
El más enciclopédico de los filósofos de la antigüedad ARISTÓTELES DE ESTAGIRA
(384-322) a.C. en sus escritos sobre METAFÍSICA declara que: "Materia es
aquello en que consisten todas las cosas, primero, de donde provienen ellas y a
donde va a parar todo lo que se destruye, persistiendo la substancia misma,
pero cambiando bajo sus diversas modificaciones", he aquí según él, el
ELEMENTO, he aquí el -principio de las cosas-.
Como se observa, los antiguos materialistas griegos entendían por MATERIA: a)
Los elementos en que consisten las cosas. b) Lo que persiste a través de los
cambios de estado y de propiedades de las cosas y por último, c) Aquello de
dónde provienen y lo que se transforma. Esto quiere decir que la MATERIA es lo
primero y es temporal.
Entre la pléyade de filósofos naturalistas-materialistas, sobresale TALES DE
MILETO (624-546) a.C., después de profunda meditación y de estudiar el mundo
circundante, concluía que el AGUA representaba el ELEMENTO universal; y dice al
respecto: "Las semillas de todas las cosas poseen una naturaleza húmeda, y
el agua es el principio de las cosas húmedas". El filósofo y científico
FRIEDRICH ENGELS (1820-1895) en DIALÉCTICA DE LA NATURALEZA comenta: "Ya
Aristóteles dice que estos antiguos filósofos cifran la esencia primigenia en
una modalidad de la materia: el aire o el agua (ANAXIMANDRO tal vez algo
intermedio entre ambos le llamó APEIRÓN), y más tarde HERÁCLITO en el fuego,
pero ninguno en la tierra, por sus múltiples composiciones". Fue
EMPÉDOCLES DE AGRIGENTO (490-435) quien estableció los CUATRO ELEMENTOS
fundamentales de la naturaleza: SÓLIDO -Tierra-, LÍQUIDO -Agua-, GAS -Aire-,
FUEGO; conocidos erróneamente como Elementos Aristotélicos.
LOS ATOMISTAS MATERIALISTAS
"La realidad (material) sólo está constituida por átomos y
vacío". Demócrito de Abdera (463-371) a.C.
"Formado por los átomos... contemplo los soles, veo la vida de los
sistemas...". Lucrecio (95-45) a.C.
En el siglo V a.C. el racionalismo griego iniciaba un maravilloso ascenso en el
conocimiento de la naturaleza, del hombre, del UNIVERSO y por consiguiente de
la MATERIA, como estructura de todo lo existente. En ese siglo, un risueño
filósofo DEMÓCRITO DE ABDERA (470-380) a.C. preocupado sobre qué es la MATERIA,
propuso una ingeniosa salida al dilema sobre la naturaleza del cambio,
establece la hipótesis de que toda la MATERIA estaba constituida por pequeñas
entidades indivisibles e indestructibles, a las cuales les llamó ÁTOMOS (sin
cortes). DEMÓCRITO, estima que la MATERIA de lo que es eterno consiste en
pequeñas substancias infinitas por número, contenidas en un espacio infinito
por grandeza, al que denominó "vacío y no ser". DEMÓCRITO, con su
original pensamiento considera que: "... los ÁTOMOS son una imposición de
las leyes de la naturaleza, definitivas e inquebrantables, y no el resultado de
los caprichos de dioses o demonios". Pero además, este filósofo afirma que
la creación del UNIVERSO es el ciego resultado del movimiento arremolinado de
un gran número de ÁTOMOS con otros, dando como resultado la creación a los
distintos mundos; pero todo, absolutamente todo, incluyendo a los dioses y la
psique (alma) están constituidos por ÁTOMOS. Así que, todo el UNIVERSO podía
interpretarse como una reorganización de los ÁTOMOS en el vacío. Este es un
principio fundamental de una doctrina eminentemente MATERIALISTA.
Otro de los filósofos atomistas es: LEUCIPO DE TRACIA (490-420) a.C. poco se
sabe sobre él, pero se considera que fue maestro de DEMÓCRITO e inventor del
concepto de ÁTOMO. Aunque todas las obras de LEUCIPO se han perdido, las más
famosas fueron MEGAS DIAKOSMOS (EL GRAN ORDEN DEL UNIVERSO) y el PERI NOU
(SOBRE LA MENTE). LEUCIPO creó todo el vocabulario fundamental del ATOMISMO y
DEMÓCRITO dio al estudio de los fenómenos físicos y mentales un tratamiento
estrictamente científico.
"No es posible que la forma prescinda de la
materia, porque es inseparable, ni puede la materia ser separada de la
forma". Robert Grosseteste (1225-1274)
"... la partícula siempre será algo y ocupará un lugar... y nunca será
nada o estará en ninguna parte...".
Francis Bacon
(Nuevo Organon)1620
Durante la Edad Media -cuya característica en el pensamiento científico es
bastante confusa- la situación era de: querer imponer el espíritu sobre la
MATERIA, ante lo que no existían argumento definitivos.
BACON, se refiere al largo periodo sobre el MATERIALISMO, que tuvo que ambular
compartiendo las absurdas ideas de que la MATERIA poseía propiedades mágicas o
activas, conceptos mágicos de la naturaleza de la MATERIA, pues la Edad Media
se caracterizó porque predominó en ella una idea mitológica sobre la MATERIA,
el ESPACIO, el TIEMPO, etc.
Como una verdadera aurora y un gran impulso a la CIENCIA, el inglés ISAAC
NEWTON (1642-1727) publicó, hace más de trescientos años -1687-: PHILOSOPHIA
NATURALIS PRINCIPIA MATHEMATICA (LOS PRINCIPIOS MATEMÁTICOS DE LA FILOSOFÍA
NATURAL, la FÍSICA, en donde con gran respeto, toma en cuenta la MATERIA y sus
LEYES sobre el MOVIMIENTO. El concepto de INERCIA que es la Primera Ley de
NEWTON, juega un papel central en la explicación del mundo; dicha Ley, nos
afirma que la INERCIA es la propiedad que tienen todos los cuerpos de oponerse
a un cambio de estado, de movimiento uniformemente rectilíneo a reposo o
viceversa. La Segunda Ley de NEWTON sobre el movimiento, asocia la MASA con el
MOVIMIENTO, cuando establece que: La MASA es el cociente entre la FUERZA y la
ACELERACIÓN de dicho cuerpo m=F/a. Aunque NEWTON trata la MATERIA como algo
pasivo e inerte, esto nos dice que: Si un cuerpo material está en reposo,
permanecerá en reposo hasta que actúe sobre él una fuerza externa. También
explica que si un cuerpo material está en movimiento, éste continuará
moviéndose a la misma velocidad y en la misma dirección y sentido, siempre que
no exista una fuerza que actúe sobre él. La idea de NEWTON, es la de una
MATERIA pasiva y sagrada por completo. La idea que este genio inglés sustenta
sobre la MATERIA es que: "... está formada por PARTÍCULAS sólidas,
masivas, además de ser impenetrables y en constante movimiento".
Pero tocó al matemático y filosofo alemán GOTTFRIED WILHELM LEIBNIZ (1646-1716)
introducir una nomenclatura para el Cálculo Infinitesimal, que sería
interpretado con gran precisión por el matemático LEONARD EULER (1707-1783),
dándole su contenido dialéctico; por lo que, la ecuación de la 2a. ley de
NEWTON se interpreta como la rapidez de cambio con respecto al tiempo de la
cantidad de movimiento (mv). Aquí aparece que la MATERIA y el MOVIMIENTO son
indisolubles, quedando aclarado lo que verdaderamente es el concepto definido
de la FUERZA (Interacción).
LA MATERIA Y LOS MATERIALISTAS DEL SIGLO
XVlll
"La materia es aquello de que se compone el cuerpo y de lo cual depende su
esencia". Mijail V. Lomonosov (1760)
La influencia que ejerció NEWTON en las ciencias físicas de su tiempo, dio un
paso hacia la concepción MATERIALISTA del Cosmos, y tanto él como sus
seguidores consideraban inexplicable la causa de
Este científico ruso no fue conocido en occidente, pero sin duda, es uno de los
precursores sobre la búsqueda de la naturaleza de la MATERIA.
¿QUÉ ES LA
MATERIA? Y ¿QUÉ ES LA MASA?
"La materia es una categoría filosófica que sirve para designar la
realidad objetiva, que es dada al hombre en sus sensaciones, que es copiada,
fotografiada, reflejadas por nuestras sensaciones, existiendo
independientemente de ellas". V. I.
Lenin (Materialismo y Empiriocriticismo) 1908
"El movimiento, comprendido como un cambio en general, como un proceso
fundamental e imprescindible de la materia, es un modo de su existencia"
G. Shajnazárov
(La Materia y el Movimiento) 1985
Una gran dificultad en la CIENCIA, es responder a la pregunta ¿Qué es en
realidad la MATERIA? Se podría contestar diciendo que: la MATERIA no puede
definirse satisfactoriamente, claro está, en términos de nociones más simples.
Son estas, algunas de las definiciones que dan los diccionarios de Física;
MASA: Propiedad fundamental de la materia. a) MASA DE INERCIA: determina la aparición
de fuerzas en los cambios del estado de movimiento (fuerzas de inercia). b)
MASA GRAVITATORIA: es la causa de la atracción gravitatoria entre dos cuerpos.
Dada la estricta proporcionalidad existente entre a y b (equivalencia).
EINSTEIN postuló en la Teoría General de la Relatividad, que inercia y gravedad
son expresiones esencialmente de la igualdad de los campos gravitatorios con la
métrica del espacio. MATERIA: Objeto con MASA en reposo, la diferencia de la
energía, para los que en la Física clásica se cumplen los principios de
conservación y en la Física moderna, el principio de equivalencia de MASA y
ENERGÍA; o bien: La MATERIA consta de PARTÍCULAS elementales (protón, electrón,
neutrón, etc.) que pueden estar en estado libre pero que generalmente se
agrupan entre si para formar ÁTOMOS, que a su vez se unen en forma de
MOLÉCULAS. Todos los cuerpos están constituidos, ya por ÁTOMOS sueltos o unidos
entre si por MOLÉCULAS. Esto permitió establecer una Teoría Molecular de la
MATERIA que es fundamental para la creación de la MECÁNICA ESTADÍSTICA.
"La naturaleza descompone todas las cosas en sus átomos componentes y
nunca reduce algo a la nada". Tito Lucrecio
Caro (Rerum Natura)
"En toda reacción química, las substancias que intervienen permanecen
constantes en masa". Antoine Laurent Lavoisier (1781)
En el estudio de los fenómenos físicos, éstos se describen frecuentemente en
términos de MATERIA o de SUBSTANCIA MATERIAL; es decir, que al referirnos a objetos
tangibles, a todos aquellos que perciben nuestros sentidos, sabemos por
observación que tienen "extensión" en el espacio, que ocupan un lugar
y que son impenetrables, es decir, que existe la incapacidad de ocupar la misma
posición simultáneamente con otros objetos y que además ofrecen resistencia a
la aceleración. Pero nos preguntamos ¿Cuáles serían las propiedades intrínsecas
de la MATERIA? Acaso, la cantidad de eso, que llamamos MATERIA, es, como el
estagirita ARISTÓTELES tres siglos antes de nuestra era la definió, como una
propiedad intrínseca, como él dice: "... propiedades intrínsecas que no
permiten ni intensificación, ni remisión". Este concepto trascendió desde
aquellos tiempos, hasta la época de ISAAC NEWTON (1642-1727) quien le describe
a
Aunque 18 siglos antes, el latino TITO LUCRECIO CARO (95-55) a.C. en su tratado
RERUM NATURA (LA NATURALEZA DE LAS COSAS) escribiera: "Si existe tanta
materia en una bola de lana como en una de plomo, es natural que sea igualmente
pesada, puesto que es una función de materia el presionar todo hacia abajo
...". Hay que aclarar que las palabras -MASA y MOLE- eran muy usadas para
denotar cuando se hablaba de trozos o cantidades de MATERIA.
El
astrónomo y matemático alemán JOHANNES KEPLER (1571-1630) escribe en su libro
ASTRONOMIA NOVA publicado en 1609 que: "Si dos piedras fueran colocadas en
cualquier parte del Universo, cercanas entre si, pero más alla
de la esfera de influencia de un tercer cuerpo, las dos piedras, al igual que
dos cuerpos magnéticos, se juntarían en cierto lugar intermedio, y cada una
aproximándose a la otra a través de una distancia en proporción a la mole
(masa) de la otra".
KEPLER usó la palabra latina "mole", como conjunto de MATERIA en
sentido vago. Además, tanto RENE DESCARTES (1596-1650), JOHN WALLIS
(1616-1703), CHRISTIAN HUYGENS (1629-1695) y otros científicos del siglo XVlll asociaron el concepto de PESO con la cantidad de
MATERIA; sin olvidar que 20 siglos antes, el matemático griego ARQUÍMEDES DE
SIRACUSA (287-212) a.C. había hallado el concepto de DENSIDAD: como el cociente
de la MASA del cuerpo sobre su volumen, o bien, como el cociente del PESO del
cuerpo sobre su volumen.
"Se llaman cuerpos de igual masa aquellos que actuando uno sobre otro se
comunican aceleraciones iguales y opuestas"
Ernst Mach (comentario
histórico-critico)
Cuando NEWTON publicó en 1687 su obra PHILOSOPHIA NATURALIS PRINCIPIA
MATHEMATICA (LOS PRINCIPIOS MATEMÁTICOS DE
El historiador de la Ciencia y Epistemólogo austriaco ERNST MACH (1838-1916) en
su obra clásica DIE MECHANIK IN IHRER ENTWICLUNG HISTORISCH-KRITISCH
DARGESTELLT (DESARROLLO HISTÓRICO CRITICO DE LA MECÁNICA) publicada en 1883
dice: "Con respecto al concepto de masa, observamos ante todo que la
formulación dada por NEWTON: "... que la masa es el producto del volumen
por la densidad de una determinada cantidad de materia de un cuerpo", debe
indicarse que en el peculiar desarrollo de NEWTON, el concepto de MASA está
psicológicamente muy próximo al de la cantidad de materia" y en otra parte
MACH dice: "...no encontramos la expresión cantidad de materia adecuada
para explicar y elucidar el concepto de MASA, puesto que esa misma expresión no
posee la claridad requerida ..."
El filósofo y estadista ruso VLADIMIR ILICH ULIANOV LENIN (1870-1924) publicó
su principal obra filosófica en 1908 -MATERIALISMO Y EMPIRIOCRITICISMO- en la
cual, a la luz del Materialismo Dialéctico, realiza un hondo análisis de los
nuevos resultados de las ciencias naturales; en esta obra -LENIN- analiza los
conceptos que se han vertido sobre la MATERIA y dice al respecto: "MATERIA
es la multiplicidad infinita de todos los fenómenos, objetos y sistemas
existentes, es el substrato de todas las diversas propiedades, relaciones,
interacciones y formas de movimiento", y prosigue "... la Materia no
existe más que en la infinita multiplicidad de formas concretas de organización
estructural, cada una de las cuales posee diferentes propiedades e
interacciones, una estructura compleja, y constituye un elemento de un sistema
más general. Seria por tanto, erróneo buscar la materia como tal
..." y dice más adelante: "En el nivel más alto de la
complejidad al que corresponde la aparición de los seres racionales, algunas de
las propiedades de la materia, como por ejemplo la conciencia, parecen tan
insólitas, tan distintas a la materia, que a primera vista se nos ofrecen como
algo totalmente desligado de ella". Se puede concluir aceptando que;
cuando más compleja es la MATERIA, tanto más distintas y diferenciadas son sus
interconexiones y propiedades.
ANTE TODO
"... la materia es la realidad objetiva que las sensaciones nos
trasmiten". V. I. Lenin (Cuadernos filosóficos)
El siglo XVlll titulado como del RACIONALISMO, no
podía sustraerse de investigar y analizar a través de la investigación
científica, de cual era el carácter real de la existencia de la MATERIA, este
siglo empezaba a ser maduro cuando bien se le podía llamar que era la "fe
en la razón" en contraposición al pensamiento medieval que era la
"razón de la fe". De tal modo, había que investigar la naturaleza
real de la MATERIA, es aquí donde entran en escena los químicos, y el de mayor
estructura científica fue el francés ANTOINE LAURENT LAVOISIER (1743-1793)
-fundador de la QUÍMICA MODERNA- quien a través de sus estudios
"gravimétricos" de exacto, pesado y organizado manipuleo
experimental, encuentra que existe un principio que es fundamental; pase lo que
pase, la cantidad de MATERIA se conserva, no se pierde ni aumenta, ésta sólo se
transforma, manteniendo incolumne el valor absoluto
de la MASA, esto es, la MATERIA se conserva siempre.
En 1798, pocos meses antes de que comenzara la revolución francesa, LAVOISIER
publicó su libro sobre la sistematización de la química, en donde pone de
manifiesto la CONSERVACIÓN DE LA MATERIA; en esta obra titulada TRAITE
ELEMENTAIRE DE CHIMIE (TRATADO ELEMENTAL DE LA QUÍMICA), dice en una de sus partes:
"Debemos establecer como un axioma indiscutible que en todas las
operaciones del arte y la naturaleza, nada es creado; una cantidad igual de
materia existe tanto antes como después del experimento... y nada ocurre más
allá de los cambios y modificaciones de estos elementos. De este principio
depende todo el arte de llevar a cabo experimentos químicos".
No debemos olvidar que, 53 años antes, en Rusia, el célebre científico MIJAIL
V. LOMONOSOV (1711-1765), en una carta a su amigo, el matemático LEONARD EULER
(1707-1783) con fecha de 5 de junio de 1745, cuando LAVOISIER contaba con dos
años de edad, LOMONOSOV describe en su carta la: LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA
MATERIA Y EL MOVIMIENTO; por lo que, a la LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MATERIA,
actualmente se le conoce coma la LEY DE LOMONOSOV - LAVOISIER.
Es importante aclarar, que la prueba sobre la conservación de la MASA en
sistemas cerrados, permitió reforzar la identificación de lo que es MASA con
cantidad de MATERIA y que a los científicos -sobre todo los del siglo XlX- les permitió reconocer lo que es la conservación de la
MASA, de modo que se deja la palabra MATERIA bajo el concepto de definición
operacional.
EL NÚMERO DE
AVOGADRO Y EL VOLUMEN DE
"... es la profunda belleza que surge del armonioso orden de las partes, y
que una inteligencia pura pueda captar...". Henry Poincaré
"... le nombre des molecules dans
les gaz... est toujours le même a volume égal... les
masses des molécules
sont les mêmes que ceux des différents gaz, a pression et
temperature égales".
"... el número de moléculas en los gases ... es
siempre el mismo, con volumen igual...
las masas de las moléculas son los mismos que de los
diferentes gases, que tienen
presión y temperatura iguales"
Amadeo Avogadro (Mémoire)
La hipótesis de AVOGADRO -es sin duda- un concepto totalmente apoyado por una
gran cantidad de hechos experimentales, pues como AVOGADRO afirma en su memoria
científica, escrita en francés: "Los volúmenes iguales de todos los gases
y vapores, bajo las mismas condiciones de temperatura y presión, contienen los
mismos números de moléculas" y prosigue: "Una molécula es la masa más
pequeña de una sustancia capaz de existir en estado libre". La hipótesis
de AVOGADRO llega a demostrar que un peso molecular en gramos o MOL de
cualquier gas a temperatura normal ocupa el mismo volumen; lo que se conoce
como VOLUMEN MOLECULAR GRAMO o VOLUMEN MOLAR; este VOLUMEN es de
Para mayor aclaración, un litro es igual a
EL NUMERO DE AVOGADRO como se dijo es igual a: 6.023 por
Puesto que el NUMERO DE AVOGADRO es N, entonces el número moléculas contenidas
en un centímetro cúbico de gas en condiciones normales resultará: N (NUMERO DE
AVOGADRO)= 22,414 n (número de Loschmidt), se puede
decir que una molécula gramo de un gas ocupa un volumen de
Fueron los trabajos de JAMES CLERK MAXWELL (1831-1879) y los de LUDWIG
BOLTZMANN (1844-1906), casi medio siglo después de AVOGADRO que les permitió -a
estos científicos- esa aproximación. En 1917, el estadounidense ROBERT ANDREW
MILLIKAN (1868-1953) habiendo determinado la carga del ELECTRÓN, relacionó
dicha carga (1.602 por
TUBOS DE VACÍO EN BUSCA DE
"Los rayos catódicos producen luminiscencia en una pantalla fluorescente
colocada en su trayectoria y paralela a ella...". William
Crookes (1886)
Uno de los inventos más trascendentes en la segunda mitad de sigle XlX, fue el "tubo de
rayos catódicos". Los antecedentes a este maravilloso invento están en las
artesanías de los sopladores de vidrio en Alemania, uno de ellos, el más
diestro e imaginative fue HEINRICH GEISSLER
(1814-1879) quien introdujo un nuevo aparato científico, que consistía en un
tubo de vidrio en forma de ampolla y con cierto vacío, que describían, poseía
un gas enrarecido, a dicho tubo se le insertaba en los extremos, alambres, que
venia a constituir lo que se conoce como electrodos, el positivo llamado ÁNODO
y el negativo CÁTODO, a estos tubos dispositivos se les llamaba TUBOS DE
GEISSLER. Este invento dio un cambio radical en la investigación sobre la
MATERIA y sería la puerta que abriría la investigación sobre la ESTRUCTURA DE
LA MATERIA.
El físico alemán JULIOS PLUCKER (1801-1868) amigo de GEISSLER se interesó por
estos dispositivos; sus primeros experimentos consistieron en pasar corriente
eléctrica por los ELECTRODOS y obtuvo impresionantes resultados, dejando una
Memoria de su trabajo, en donde dice: "... son radiaciones emanadas por el
cátodo del tubo de descarga"; lamentablemente, en ese año -1868- en que
PLUCKER inició sus investigaciones, murió, dejando inconcluso una serie de
experimentos que había diseñado. Un colega de PLUCKER, el químico JOHANN
WILHELM HITTORF (1824-1914) prosiguió los experimentos en 1869, estudiando
estos rayos con el efecto de las descargas eléctricas positivas y negativas;
anotó en sus Memorias lo siguiente: "... del cátodo salen ciertas
radiaciones a las que han llamado Rayos Catódicos". El mayor
descubrimiento de HITTORF consistió en demostrar que los RAYOS CATÓDICOS están
compuestos de PARTÍCULAS MATERIALES cargados de electricidad negativa; casi
simultáneamente, el físico inglés CROMWELL FREETWOOD VARLEY (1828-1883)
demostró que en efecto, los RAYOS CATÓDICOS están compuestos por PARTÍCULAS
MATERIALES. En 1875, el físico británico WILLIAM CROOKES (1832-1919) publicó
una Memoria en donde establece la naturaleza MATERIAL de los RAYOS CATÓDICOS,
titulada como: ON THE ILLUMINATION OF LINES OF ELECTRICAL PRESSURE AND THE
TRAJECTORY OF MOLECULES (SOBRE LA ILUMINACIÓN DE LINEAS DE PRESIÓN ELÉCTRICA Y
LA TRAYECTORIA DE MOLÉCULAS).
TUBOS DE VACÍO EN BUSCA DE LA MATERIA
(parte dos)
"En resumen, la luz es la forma más refinada de la materia". Louis
De Broglie
Durante las dos últimas décadas del siglo XlX, los
TUBOS DE VACÍO o de RAYOS CATÓDICOS se convirtieron en instrumentos de gran
importancia para la investigación sobre la naturaleza de la MATERIA; así, en
1884, el físico alemán EUGEN GOLDSTEIN (1850-1931) descubre los RAYOS CANALES
(KANALSTRAHLEN) o RAYOS ANÓDICOS, de los que midió su velocidad, descubriendo
que estaban formados por ÁTOMOS IONIZADOS, lo que indicaba que eran de
naturaleza material. En 1892, el físico alemán HEINRICH RUDOLF HERTZ
(1857-1894) hace un descubrimiento interesante, los RAYOS CATÓDICOS tienen
capacidad para atravesar delgadas capas de lámina de oro, esto presupone que
son de naturaleza material. Tres importantes descubrimientos suceden: el
primero tiene que ver con el físico alemán PHILIP LENARD (1862-1947) quien
descubre el fenómeno de la FOTOEMISIÓN y que ALBERT EINSTEIN (1878-1955)
interpretaría correctamente como EFECTO FOTOELÉCTRICO; el segundo
descubrimiento importante es el de los RAYOS X por WILHELM KONRAD RÖNTGEN
(1845-1923) en 1896, un año después en 1897, el físico inglés JOSEPH JOHN
THOMSON (1856-1940) descubre lo que sería para la física, la primera identidad
MATERIAL, que abriría real y positivamente el estudio e investigación de le
estructura de la MATERIA: el ELECTRÓN. Esta partícula es la primera evidencia
de la MATERIA en su menor expresión.
Al finalizar el siglo XIX, el matrimonio de científicos franceses: MARIA
SKLODOWSKA CURIE -nacida en Polonia- (1867-1934) y su esposo PIERRE CURIE
(1859-1906) descubren la RADIACTIVIDAD NATURAL, y se inicia la búsqueda del
origen de este fenómeno; tratando de averiguar la estructura de la MATERIA,
además de buscar un modelo de ÁTOMO que fuera congruente con la teoría y con
los fenómenos y propiedades investigadas.
EL SIGLO XX,
"Un haz de luz transporta energía, y la energía tiene masa". Albert
Einstein
"Revisar el desarrollo de la física en el siglo XX es realmente una
experiencia deslumbrante: relatividad, teoría cuántica, física atómica, física
del estado sólido, física nuclear, astrofísica, física del plasma, física de
partículas, todos ellos son producto del siglo XX"
Victor F. Weisskopf
(Physics in the Twentieth Century)
El siglo XX despertó en una nueva alba de
Simultáneamente a esta gran realización, un físico neozelandés, ERNEST
RUTHERFORD (1871-1937) con una fecunda imaginación y con gran habilidad
experimental, descubre que el ÁTOMO, al que consideró como un diminuto sistema
planetario, tenia la característica de ser
fundamentalmente vacío. Después, sus discípulos, como el danés NIELS BOHR
(1885-1962), FRANCIS WILLIAM ASTON (1877-1945) y otros más, demostrarían que el
NÚCLEO del ÁTOMO tiene el monopolio de la MASA y de la RADIACTIVIDAD; BOHR
demostró que la estabilidad del ÁTOMO con sus ELECTRONES orbitales, representan
órbitas o niveles de ENERGÍA CUÁNTICA, lo que sucedió entre 1906 y 1913. En
1932 el físico inglés JAMES CHADWICK (1891-1974) descubre el NEUTRÓN, lo que
aseguraba -una vez más- el carácter masivo del NÚCLEO ATÓMICO, por lo que se
llegó a la conclusión de que el ÁTOMO era bastante simple y que en su NÚCLEO
existía una poderosísima fuerza de amarre. A pesar de todos estos éxitos, en la
NUEVA FÍSICA aún había muchos problemas por resolver, entre ellos, la búsqueda
de la última partícula que fuera la depositaria real de la MATERIA.
LA MECÁNICA CUÁNTICA Y LA MATERIA
"Para ver algo en el país del átomo, también es preciso utilizar una
sonda, pero aún la más fina de ellas, la más delicada posible, interfiere en
las medidas; modifica el acontecimiento".
Eugene Hecht
(Physics Review)
Al terminar la década del 20, las ciencias habían avanzado, pero sobre todo la
FÍSICA MODERNA, pués en dos ocasiones se había
inaugurado uno de los más grandes monumentos no sólo del Pensamiento Científico
sino también Filosófico, tenía que ver con el ÁTOMO y con la estructura y comportamiento
de la MATERIA; esta nueva ciencia conocida como MECÁNICA CUÁNTICA, fue objeto
de inauguración casi oficial en la conferencia Internacional de Física,
realizada en marzo de 1927, en la pequeña ciudad de Como, Italia, en el
centenario de la muerte de uno de los grandes físicos de ese pais ALESSANDRO VOLTA (1745-1827) -oriundo de Como-.
Estaban presentes muchos de los físicos más importantes de la época, quienes se
reencontrarían en el verano de ese memorable año de 1927, en la quinta
Conferencia de Solvay; entre los asistentes a ambas reuniones, se encontraban:
ALBERT EINSTEIN, NIELS BOHR, HENDRIK ANTOON LORENTZ (1853-1928), MARIA
SKLODOWSKA CURIE (1867-1934), WERNER HEISENBERG (1901-1976), EDWIN SCHRÖDINGER
(1887-1961), WOLFGANG PAULI (1900-1958), LOUIS DE BROGLIE (1892-1989), ANDRE
MARIE PAUL DIRAC (1902-1984), MAX BORN (1882-1970), ARTHUR HOLLY COMPTON
(1892-1962), MAX PLANCK (1858-1949), etc.
Ahora bien, debe aclararse que la MECÁNICA CUÁNTICA es la teoría de los
procesos de movimiento en el dominio microfísico,
caracterizado por la propiedad ondulatoria de los corpúsculos -PARTÍCULAS- en
movimiento. Sin duda, que la búsqueda del último deposito de MATERIA esta
íntimamente ligada a la MECÁNICA CUÁNTICA, y como el mismo NIELS BOHR decía:
"Por medio del formalismo de la Mecánica Cuántica se ha conseguido la
explicación detallada de una inmensa cantidad de resultados experimentales
respecto a las propiedades físicas y químicas de la materia". Así, la
MECÁNICA CUÁNTICA se convierte en uno de los más importantes recursos teóricos
y experimentales para el estudio y descripción de lo más íntimo de la MATERIA.
LA FÍSICA NUCLEAR SE PONE DE MODA.
"... hay la posibilidad de poner en marcha una reacción nuclear en cadena
en una gran masa de uranio, con lo cual se generarían enormes volúmenes de
energía...". Albert Einstein (carta al Presidente de EE.UU. F.D. Roosevelt) 2 de
agosto de 1939
A finales de la década del veinte y los primeros años del treinta, el modelo
nuclear del ÁTOMO parecía, a pesar de la inconformidad de los físicos teóricos
y experimentales, un modelo que explicaba la mayoría de los hechos del
comportamiento de la MATERIA en el micromundo. El descubrimiento del NEUTRON en
1932 por el físico inglés JAMES CHADWICK, fue publicado con el titulo POSSIBLE
EXISTENCE OF A NEUTRON (POSIBLE EXISTENCIA DEL NEUTRON) Nature
129,312, en donde refuerza enormemente el modelo nuclear y aseguró
definitivamente que el monopolio de la MASA en el ÁTOMO se encontraba en el
NÚCLEO, pero aún no se sabia mucho sobre la idea última de la MATERIA. Unos
años antes, el físico italiano ENRICO FERMI (1901-1954) en un memorable
discurso, pronunciado el 21 de septiembre de 1929, titulado: LOS NUEVOS OBJETOS
DE LA FÍSICA EXPERIMENTAL menciona: "... en consecuencia, la única
posibilidad de grandes descubrimientos en Física reside en la posibilidad de
abordar el núcleo interno del átomo. Esta será la tarea digna de los físicos
del futuro". Una vez más, se aseguraba que la MASA de los ELECTRONES era
despreciable (9.11 x
Además, se debe tener en cuenta que la ENERGÍA de vinculación o amarre en el
NÚCLEO del ÁTOMO se encontraba avalada por la ecuación de EINSTEIN E=mc a la 2. Curiosamente, un dia
después de que CHADWICK enviara a la revista inglesa NATURE su comunicado sobre
el descubrimiento del NEUTRON, el 17 de Febrero de 1932, el científico
estadounidense HAROLD C. UREY (1893-1981) envió a la Physical
Review, un articulo también de gran importancia
titulado: A HYDROGEN ISOTOPE OF MASS 2 AND ITS CONCENTRATION (UN ISÓTOPO DE
HIDRÓGENO DE MASA 2 Y SU CONCENTRACIÓN), este autor descubrió los ISÓTOPOS, que
son ÁTOMOS que tienen el mismo numero atómico pero diferente MASA, como son: el
DEUTERIO, que es HIDRÓGENO con MASA 2, el TRITIO que es HIDRÓGENO con MASA 3, y
de otros ELEMENTOS, etc. Esto refuerza una vez más el conocimiento de que el
NÚCLEO del ÁTOMO es poseedor exclusivo de la MASA de todo el ÁTOMO.
Unos meses después, en 1933, el físico estadounidense CARL DAVID ANDERSON
(1905-1991) publica un articulo en el Physical Review 43/491 con el titulo THE POSITIVE ELECTRON (EL
ELECTRON POSITIVO) en donde manifiesta que su trabajo de investigación sobre el
descubrimiento de una nueva PARTÍCULA NUCLEAR ya había sido pronosticada por el
físico inglés PAUL ANDRE MARIE DIRAC, sin duda, que en su breve trabajo,
asevera la existencia del ELECTRON POSITIVO, al que se le conoció como POSITÓN
y posteriormente como POSITRÓN, PARTÍCULA con MASA semejante al ELECTRON pero
de carga POSITIVA. El descubrimiento de esta PARTÍCULA, venía a enriquecer
nuestro conocimiento sobre el ÁTOMO y
"Con gran esfuerzo vemos reunido aquí al grupo más grande de cerebros
existentes". General Leslie Groves (1942). Proyecto Manhatan
La séptima Conferencia de Solvay, realizada del 22 al 28 de octubre de 1933,
fue dedicada al NÚCLEO ATÓMICO, y fue anunciada como: CONFERENCIA ESPECIAL PARA
EL ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS NÚCLEOS DEL ÁTOMO. En las
series de conferencias, se hizo balance sobre el descubrimiento del PROTÓN, los
ISÓTOPOS, el ELECTRÓN positivo; se habló también de ANTIPARTÍCULAS, etc.;
WOLFGANG PAULI introdujo la audaz idea de que junto con los ELECTRONES en la
DESINTEGRACIÓN BETA, se emitía una radiación muy penetrante constituida por
PARTÍCULAS DE MASA en reposo, pequeñísimas y cuyo SPIN (que es una propiedad de
ciertas PARTÍCULAS elementales por la cual actúan como si estuvieran girando
sobre un eje, o bien, con un movimiento de rotación) valdría ½; FERMI las
bautizó como NEUTRINOS (neutroncito en italiano), cuya MASA fue calculada en
los detectores de Super Kamiokande
en Japón, en junio de 1998.
Los experimentos efectuados entre 1933 y 1939 sobre el NÚCLEO del ÁTOMO fueron
formidables, entre ellos sobresalen, los trabajos de ENRICO FERMI (1901-1954),
OTTO HAHN (1879-1968), FRIEDRICH WILHELM STRASSMANN (1902-1990), LISE MEITNER
(1879-1968) y otros más, etc. En dichos trabajos se mostraba la posibilidad de
provocar una reacción en cadena, esto se traduciría en que la poderosa ENERGÍA
que une o amarra fuertemente a los PROTONES, NEUTRONES y otras PARTÍCULAS,
podría ser golpeada por un NEUTRÓN, lo que rompería estrepitosamente el NÚCLEO
masivo del ÁTOMO -desintegrando la MATERIA-; esto, de acuerdo con la receta de
EINSTEIN E=mc2 -La ENERGÍA igual a la MASA multiplicada por la velocidad de la
Luz al cuadrado-.
Durante esos 4 años finales de la década del 30, ocurrieron acontecimientos
como la solidificación del FASCISMO y NACIONAL SOCIALISMO (NAZISMO) en Italia y
Alemania, la cruenta Guerra de España, la Anexión de Austria y la ocupación de
Checoeslovaquia, que culminaría con la invasión a Polonia, provocando el inicio
de la 2a Guerra Mundial, el 1 de Septiembre de 1939; aunque dos años antes, el
Imperio japonés agrediera y masacrara terriblemente a la República China. Todo
esto repercutía en la Ciencia y sobre todo en la Física Moderna, y en especial
en la Física Nuclear, que iba a trascender enormemente en el futuro histórico de
la humanidad.
Desintegrar la MATERIA mediante una "reacción en cadena" sería un
hecho de enorme importancia, que daría ventaja a los beligerantes;
afortunadamente, el dominio de la ENERGÍA NUCLEAR estaría del lado de los
aliados, que combatieron a una de las mayores aberraciones
histórico, social y militar -el fascismo-. Pero aún no existía la
respuesta sobre ¿QUÉ ES REALMENTE LA MATERIA?, pero el camino estaba abierto, y
la prueba fue el lanzamiento de Bombas Atómicas en Hiroshima y Nagasaki en
Japón, el 6 y 9 de agosto de 1945.
LA MATERIA Y EL MUNDO DE LAS PARTÍCULAS
"En los últimos años, la Física se ocupó principalmente de buscar e
identificar los
constituyentes últimos de la materia y la energía, así como del
desarrollo de los
conceptos necesarios para comprender sus mutuas
interacciones"
Abdul Salam (Premio
Nobel 1978)
En la actualidad, los físicos han catalogado más de doscientas PARTÍCULAS
ELEMENTALES y de ellas sabemos que: en el NÚCLEO del ÁTOMO existen los PROTONES
y los NEUTRONES, es de hecho un lugar muy dinámico, puesto que ahí conviven
varios tipos de PARTÍCULAS que colisionan o golpean unas con otras, siendo
creadas y destruidas de acuerdo con la fórmula de EINSTEIN: E=mc2. En el NÚCLEO
del ÁTOMO ocurre algo muy parecido a los fuegos artificiales que vemos en el
cielo durante las fiestas patrias o religiosas.
De la investigación de la estructura de la MATERIA y en especial del NÚCLEO DEL
ÁTOMO, se creó una importante y apasionante Ciencia: LA FÍSICA DE ALTAS
ENERGÍAS, cuya misión es descubrir e identificar todas las PARTÍCULAS que
existen moviéndose dentro de NÚCLEO.
Ha sido largo el camino de la búsqueda del último misterio que sustentara la
MATERIA, esto es, las últimas década transcurrieron en descubrir las capas o
partes que forman la MATERIA, que ha llevado a los físicos a encontrar una
estructura más profunda; lo que significa, que primero se llegó a los ÁTOMOS,
luego los Físicos rompieron el ÁTOMO y descubrieron que había NÚCLEO Y ÓRBITAS;
luego ellos mismos con enorme persistencia desintegraron el NÚCLEO y
descubrieron una estructura compleja, en donde existen PARTÍCULAS ELEMENTALES y
que tienen una cierta cantidad de MATERIA, pero también creemos que esas
PARTÍCULAS ELEMENTALES tienen una estructura compuesta por QUARKS -que se supone
son PARTÍCULAS todavía más elementales-, entonces, la búsqueda sigue y nos
preguntamos ¿Cuando vamos a terminar con la búsqueda de más partículas? Para
esta búsqueda, es necesario contar con máquinas que sean capaces de llegar
hasta lo más íntimo de la MATERIA, estas máquinas son los ACELERADORES o
COLISIONADORES.
CLASIFICAR LAS PARTÍCULAS PARA HALLAR LA
MATERIA
"Una partícula de materia no tiene otra alternativa que ser un hadrón o un leptón".
Etienne Klein (Sous l'atome les paticules)
En el zoo de PARTÍCULAS ELEMENTALES, que a partir de los años 50's aumentó a
más de 200, se ha hecho necesario hacer una clasificación lo más simple
posible, tomando en cuenta su MASA, SPIN, VIDA MEDIA, EXTRAÑEZA, etc. Hay dos
tipos básicos de PARTÍCULAS ELEMENTALES, aquéllas que viven dentro del NÚCLEO y
las que no viven ahí. Las que están dentro del NÚCLEO, como el PROTÓN y el
NEUTRÓN reciben el nombre de HADRONES, la palabra viene del griego que
significa "fuerte". Las PARTÍCULAS localizadas fuera del NÚCLEO son
llamadas LEPTONES, igualmente la palabra viene del griego y significa
"débil"; a este grupo de PARTÍCULAS ELEMENTALES pertenece el ELECTRÓN
que como sabemos, se mueve en órbitas muy alejadas del torbellino del NÚCLEO,
en donde se concentra la MATERIA, también se encuentra el MUÓN y el NEUTRINO,
los LEPTONES se distinguen por ser del tipo interaccional
débil; además, de estas dos PARTÍCULAS iguales al ELECTRÓN, hay dos que son más
pesadas, que reciben el nombre de MESONES Mu y Tau. Ahora, se hace necesario buscar
cual es el rumbo para descubrir esa misteriosa PARTÍCULA, que representa
esencialmente la MATERIA y que es la responsable de todo lo que existe, de todo
lo que es, y de todo el UNIVERSO en su infinita complejidad.
CIRUGÍA DE PRECISIÓN A LA MATERIA
"Nada existe excepto átomos y espacio vacío; lo demás es opinión". Demócrito
de Abdera (470-380)a.C.
"...la estructura de la materia se basa en ciertos campos físicos únicos
con la particularidad de que todos los campos y partículas conocidos, son diferentes
estadas de ese campo". A. V. Yostrikov
(1962)
"Los teóricos dicen que las masas de las partículas de nuestro modelo
estándar miden con que intensidad se acoplan estas al campo de Higgs". Leon Lederman (The God Particle)
Existen tres familias muy poderosas, influyentes y además exigentes en la
naturaleza, todas ellas dominan el UNIVERSO y esto les ha permitido formar tres
reinos, de hecho, los reinos materiales, los cuales son: la familia de los
LEPTONES, que son parientes del ELECTRÓN; la familia de los QUARKS, que son los
constituyentes del PROTÓN, el NEUTRÓN y el resto de sus parientes conocidos
como HADRONES; y la misteriosa y dominante familia de los BOSONES, cuyos cuatro
miembros prominentes son BOSONES INTERMEDIOS: los primeros de ellos, los
FOTONES que alumbran todo, es decir la Luz; los segundos son conocidos como
BOSONES VECTORIALES W+, Z0; el otro tercer grupo son los muy pegajosos,
GLUONES, y por ultimo, conocidos por su membresía como BOSONES ESACALARES DE
HGGS.
Los físicos les llaman BOSONES a ciertas PARTÍCULAS, ya sean elementales o
compuestas; se consideran BOSONES a aquellas partículas que son portadoras de
fuerza, como son los FOTONES y GLUONES, los BOSONES son las partículas
portadoras de la fuerza o interacción nuclear fuerte; que desempeñan un papel
similar al que el FOTÓN desempeña en la INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA. Los
BOSONES INTERMEDIOS reciben este nombre por que al ser intercambiados entre los
LEPTONES y los QUARKS, tienen la capacidad de generar las cuatro INTERACCIONES
fundamentales de la naturaleza, esto es lo que conocemos como las cuatro
fuerzas: la fuerza ELECTROMAGNÉTICA, la GRAVITACIONAL, la fuerza DÉBIL y por
último la fuerza FUERTE.
LA TEORÍA
DEL BOSÓN
"La próxima vez que mires al cielo estrellado, deberías ser consiente de
que todo el espacio está lleno de todo ese misterioso influjo del HIGGS
responsable, eso dice la teoría, de la complejidad del mundo que conocemos y
amamos". Leon Lederman (1993)
Los científicos dedicados a la FÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS, han formado unas
verdaderas legiones de teóricos y experimentales, que como los antiguos romanos
y con grandes máquinas como los ACELERADORES o COLISIONADORES y una organizada
estrategia, ponen sitio a la MATERIA, con el fin de llegar victoriosos al
último asalto, a las partes más internas de las capas estructurales de la
MATERIA; esto ha obligado a los científicos dedicados al estudio de la FÍSICA
DE ALTAS ENERGÍAS, a desarrollar teorías que permitan conocer, en donde está la
última esencia de la MATERIA.
Uno de los grandes físicos del siglo XX, fue el estadounidense RICHARD FEYNMAN
(1918-1989) quien decía, que la materia no puede comprimirse hasta
"nada", es decir, no puede desparecer, sino que debe ocupar un
"espacio mínimo", esto quiere decir que todas las PARTÍCULAS
CUÁNTICAS del "tipo MATERIA" deben -por tanto- obedecer el PRINCIPIO
DE EXCLUSIÓN DE PAULI; a este tipo de partículas se les denomina FERMIONES, en
honor a ENRICO FERMI, físico italiano que tuvo el mérito de ser el primero en
considerar las implicaciones del PRINCIPIO DE PAULI. También, se descubrió que
existen otro tipo de PARTÍCULAS, a las que se les puede dar la categoría de
"tipo RADIACIÓN", como ejemplo, tenemos a los FOTONES, a quienes no
se les puede aplicar el PRINCIPIO DE PAULI, fue necesario llamarles BOSONES, en
honor al físico indio SATYENDRA BOSE (1894-1974) y que al contrario de los
FERMIONES, se considera que los BOSONES prefieren agruparse en el estado
energético más bajo posible. EL PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULI consiste en una
afirmación de que sólo puede existir un ELECTRÓN en cada estado CUÁNTICO;
FEYNMAN dice, que el PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN hace que las cosas sean duras y
rígidas, es decir, el concepto FÍSICO DE MATERIA, de no comprimirlas hasta
desaparecer y tener identidad física.
Los filósofos y científicos que entienden el MATERIALISMO DIALÉCTICO, aseguran
-igual que los nuevos conceptos de la física moderna-, que: "La estructura
de la MATERIA, se basa en cierto campo físico único, con la particularidad de
que todos los CAMPOS y las PARTÍCULAS ELEMENTALES conocidos son diferentes
estados de ese CAMPO". El físico indio SATYENDRA BOSE, nacido en Calcuta
(hoy Kolkata) India, cuando contaba con 30 años de edad, escribió -en 1924- un
artículo sobre la TEORÍA CUÁNTICA DE LA LUZ, el cual fue rechazado para su
publicación; desesperado, envió una copia a EINSTEIN, quien tradujo
personalmente el artículo del inglés al alemán y consiguió que se publicara,
este físico indio pasó de repente, de ser virtualmente desconocido a ser un
físico famoso internacionalmente. EINSTEIN, que tenía un gran olfato para los
descubrimientos e investigaciones, se dio cuenta de que la PARTÍCULA propuesta
por BOSE -a la que después se le denominó BOSÓN en su honor-, tenía la
posibilidad de condensarse en un estado de ENERGÍA más bajo posible. El mismo
EINSTEIN, señala en el artículo THEORIE DER RADIOMETERKRÄFTE (TEORÍA SOBRE LA
RADIOMETRÍA), publicada por la revista ZEITSCHRIFT DER PHYSIK (vol. 27, pp 392, 393) diciembre de 1924, dice "... a partir de
una determinada temperatura, las moléculas se condensan sin necesidad de
fuerzas atractivas" y prosigue "La teoría es bonita, pero ¿Hay algo
de cierto en ella?", el mismo EINSTEIN le llamó a este fenómeno
-CONDENSACIÓN DE BOSE-.
LA MATERIA A LA VISTA: LOS QUARKS
"Los quarks están confinadas permanentemente, porque la energía requerida,
para separarlas aumenta a medida que la distancia entre ellos crece"
Leon Lederman (1993)
Los años 60, fueron altamente prolíferos en teorías físicas, entre las que
sobresalen, está la propuesta -en 1964- por dos jóvenes físicos, claro, cada
quien por su lado, MURRAY GELLMANN (1929-) del Instituto Tecnológico de
California -CALTECH- (Premio Nobel 1969) y GEORGE ZWEIG (1937-) investigador
del CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) de Ginebra, Suiza; estos físicos propusieron que
el Zoo de las partículas -que ya llegaban a 200- estuvieran compuestos por
otras PARTÍCULAS que pertenecieran a la familia de los HADRONES, -familia- que
tiene la virtud de ser sensible a las interacciones fuerte, esto en el marco de
un grupo único, la propuesta consistía en la existencia de unas PARTÍCULAS que
conforman a las PARTÍCULAS ya conocidas.
En este grupo VIPS (Very Important
Particles), se encuentran el PROTÓN y el NEUTRÓN y le
sigue una larga lista de PARTÍCULAS que pasan de un centenar. Pero la cosa no
termina aquí, estas supuestas PARTÍCULAS ELEMENTALES están formadas por otras
más elementales, a las que GELLMAN llamó QUARKS, nombre de lo más exótico,
gracias a la afición literaria de GELLMAN, pues la palabra aparece en el libro
del escritor irlandés JAMES JOYCE (1882-1941) titulado FINNEGAN'S WAKE, en la
página 388 se lee la frase "Three quarks for muster mark",
es de aquí que GELLMANN toma la palabra QUARK para designar este tipo de
PARTÍCULA, componente de otras PARTÍCULAS, quedando en definitiva, el nombre de
QUARK.
¿Qué son esencialmente los Quarks? Se puede decir que son los constituyentes de
los NUCLEONES, en la actualidad, se tienen detectada la existencia de 6
diferentes QUARKS (u, d, s, c, b, t) o bien, u (up - arriba), d (down - abajo), s (strange -
extraño), c (charm - encanto), b (beauty
- belleza) y finalmente t (top - cima); los QUARKS son FERMIONES, es decir,
verdaderas partículas de MATERIA. El llamarles con estos nombres es la forma de
precisar que éstos responden a la "interacción débil". Pero ¿Qué
lugar ocupan los QUARKS en la búsqueda de la MATERIA?, es sin duda un camino;
pues sabemos que un PROTÓN está formado por tres QUARKS (u, u, d) y el NEUTRÓN
por tres QUARKS (u, d, d) 0.938 GeV (Giga
EleetronV0lt) y 0.940 GeV, sus MASAS respectivamente;
lo que nos dirige a ir en busca de la PARTÍCULA que sea la portadora real de la
MATERIA.
LA MATERIA A LA VISTA: EL BOSÓN DE HIGGS
-1er diálogo-
Demócrito: ¿Qué encontrará vuestro nuevo acelerador, que éste no puede?
Lederman: El Bosón de Higgs, va a ir en busca del campo de Higgs.
Intentará capturar la partícula de Higgs. Esperamos
que descubra por vez primera por qué las cosas pesan y por qué el mundo parece
tan complicado cuando usted y yo sabemos que, en el fondo, es simple.
Demócrito: Como un templo griego.
Lederman: O una sinagoga del Bronx.
En la búsqueda de la última migaja de MATERIA, hay varias preguntas que la
física debe responder ¿Cuáles son las propiedades de las Partículas de Higgs? pero lo más importante ¿Cuál es su masa? además
¿Cómo podría ser reconocida una, si la encontramos en una colisión? ¿Cuántos
tipos de Higgs existen? y también preguntamos ¿Si
esta asombrosa Partícula genera toda la masa, o tan solo un incremento de las
masas?
En el camino de la búsqueda del BOSÓN de HIGGS, se invirtieron más de 8 mil
millones de dólares en el SSC (SUPERCOLISIONADOR SUPERCONDUCTOR) considerado el
padre de todos los ACELERADORES, con una longitud de
En septiembre de 2008 la CERN (ORGANIZACIÓN EUROPEA PARA LA INVESTIGACIÓN
NUCLEAR) con una inversión de más de tres mil millones de euros pone en
funcionamiento el LHC (LARGE HADRON COLLIDER) GRAN COLISIONADOR DE HADRONES de
Sabemos que el Campo de Higgs, tal como se le concibe
se puede destruir cuando actúa una ENERGÍA grande o una TEMPERATURA muy alta y
se generan filtraciones CUÁNTICAS que neutralizan el Campo de Higgs.
Por el momento estamos a la espera de los resultados de los trabajos de los
FÍSICOS de ALTAS ENERGÍAS, pero sabemos que ya estamos caminando en la ruta
para encontrar el BOSÓN DE HIGGS.
DEMÓCRITO: Tengo que ver esa nueva máquina, y esa partícula, el Bosón de Higgs, un nombre no muy
poético.
LEDERMAN: Yo la llamo "La partícula de Dios".
DEMÓCRITO: Eso está mejor, aunque lo preferiria con
minúsculas. Pero dígame, usted es un experimentador ¿Qué pruebas físicas habéis
reunido hasta ahora de la existencia de la Partícula de Higgs?
LEDERMAN: Ninguna, cero, en realidad si no fuera por la Razón Pura, los
indicios convencerían a los físicos más sensatos de que Higgs
no existe.
DEMÓCRITO: Sin embargo, insistes.
LEDERMAN: Los indicios negativos sólo son preliminares.
Uno de los hechos importantes actuales, habla de las PARTÍCULAS y la
COSMOLOGÍA, con las que se pretende hacer un UNIVERSO primitivo, simple y
simétrico. Esto parece que no encaja con la SIMBIOSIS: CAMPO-PARTÍCULA DE
HIGGS, pues suponiendo que si la temperatura cae muy bajo, a
Olvidaba decirles que el autor de toda esta aventura misteriosa, es un físico de
estatura media, un poco calvo, cercano a los 80 años, maestro de la Universidad
de Edimburgo -Escocia-, es el responsable de haber introducido en la FÍSICA DE
PARTÍCULAS -EL BOSÓN DE HIGGS- portador real de la MASA del UNIVERSO; su nombre
PETER HIGGS (1929-)
LA MATERIA A LA VISTA: EL BOSÓN DE HIGGS
(3er. diálogo)
DEMÓCRITO: ...con Razón Pura, no veo por qué debería la materia tener masa
alguna ¿Podeis explicarlo? ¿Qué le da a las
partículas su masa?.
LEDERMAN: Es un misterio, no las vemos y deseamos con esta idea... sospechamos
que la masa procede de un campo.
DEMÓCRITO: ¿Un campo?
LEDERMAN: Nuestros fiscos lo llaman "el campo de Higgs",
impregna todo el espacio, el apeirón (Según
Anaximandro lo indefinible y desconocido), abarrota su vacío y tira de la
materia, haciéndola pesada.
DEMÓCRITO: ¿Higgs? ¿Quién es Higgs?,
por qué no le dais a algo mi nombre ¡el democritón!
suena de manera que ya sabe uno que interactúa con todas las demás partículas.
PETER HIGGS, introdujo en los años 60's el concepto de SIMETRÍA OCULTA o
RUPTURA DE LA SIMETRIA ESPONTÁNEA, idea genial que utilizaron físicos notables
como STEVEN WEIMBERG (1933-), SHELDON LEE GLASHOW (1932- ) y ABDUS SALAM
(1926-1996), quienes se dedicaban -por separado- al estudio de la unificación y
simetría de la fuerza ELECTRODÉBIL, se supone que esta fuerza es transmitida
por cuatro PARTÍCULAS MENSAJERAS de MASA NULA, suposiciones hechas gracias a la
aplicación de la QED (ELECTRODINÁMICA CUÁNTICA). Estos físicos recibieron en
1979 el Premio Nobel de Física.
El MODELO ESTÁNDAR de la interacción ELECTRODÉBIL introduce un mecanismo de
generación de MASAS, al cual se le conoce como MECANISMO de HIGGS, y esto se
considera como el primer intento exitoso de explicar, por qué tienen MASA las
PARTÍCULAS ELEMENTALES.
¿Cual es el misterio que rodea a los BOSONES de HIGGS? (LA PARTÍCULA
MISTERIOSA); bueno, los físicos explicaron que hay que definir los paradigmas,
entre ellos: los conceptos de SIMETRIA, el principio de INVARIANCIA, las
TRANSFORMACIONES DE NORMA, el rompimiento espontáneo de la SIMETRIA y el
proceso de RENORMALIZACIÓN. El BOSÓN de HIGGS se acopla a las demás PARTÍCULAS
a través de su MASA, en donde intervienen los BOSONES W+, W- y Z0.
Ahora
bien, conviene poner en claro por qué las PARTÍCULAS ELEMENTALES adquieren una
MASA determinada que las hace especificamente
individuales en el zoo de las PARTÍCULAS; y el BOSON DE HIGGS, la PARTÍCULA
MISTERIOSA es el responsable del origen de la MASA y se debe a la interacción
de las PARTÍCULAS ELEMENTALES con el VACÍO, que en realidad no seria tal, es
decir, estaría ocupado por un CAMPO ENERGÉTICO y a este CAMPO de ENERGIA se le
conoce como CAMPO DE HIGGS, el cual está asociado a cada PARTÍCULA -de hecho-
este matrimonio CAMPO-PARTÍCULA de HIGGS puede expresar el concepto y la
trascendencia de por qué existe MATERIA en este UNIVERSO. En resultados
actuales -de noviembre de 2008- aún no comprobados, algunos físicos sustentan
la idea de que la MATERIA es una fluctuación del vacío.
UN DIÁLOGO FINAL: EL FILÓSOFO DEMÓCRITO
Y EL FÍSICO LEDERMAN
"La ciencia es el conocimiento organizado". Herbert
Spencer
DEMÓCRITO: ¿Qué es ese campo?
LEDERMAN: El campo está representado por una partícula a la que llamamos el Bosón de Higgs.
DEMÓCRITO: ¡Una partícula! Ya me gusta esta idea, ¿Y han de haber encontrado
esa partícula en vuestros aceleradores?
LEDERMAN: Bueno, no.
DEMÓCRITO: Entonces ¿Dónde la habéis encontrado?
LEDERMAN: No la hemos encontrado todavia, no existe,
nada más que en la mente colectiva de los físicos, una especie de Razón Pura.
DEMÓCRITO: ¿Por que creéis en ella?
LEDERMAN: Por que tiene que existir. Los Quarks, los Leptones, las cuatro
fuerzas conocidas carecerían de un sentido completo, a menos que haya "un
campo con masa", que distorsiona lo que vemos, sesgando nuestros
resultados experimentales, por deducción el Higgs
existe.
Ahora bien, la explicación de que existe, justificaria
la razón por la cual
Estos diálogos son entre el filósofo DEMÓCRITO DE ABDERA del siglo IV a.C. y el
físico LEON LEDERMAN, director del FERMILAB de
UN SUEÑO HECHO REALIDAD
"El final de toda exploración será llegar al punto de partida y conocer el
lugar por primera vez". Thomas Sterns
Eliot (1888-1965)
Es necesario hacernos la siguiente pregunta ¿Por qué existimos en realidad?
Esto es totalmente misterioso, recientemente tal pregunta se la hizo el físico
alemán SIGFRIED BETHKE del Instituto Max Plank de
Física, quien es uno de los físicos que desarrollaron parte del detector
-ATLAS-, el mayor detector que se encuentra en el LHC -LARGE HADRON COLLIDER-
EL GRAN COLISIONADOR DE HADRONES de Ginebra, Suiza. Los detectores masivos del
COLISIONADOR en las enormes salas subterráneas miden las PARTÍCULAS que se
forman en cada colisión, en donde analizando la lluvia de las colisiones, los
físicos europeos esperan obtener una gran cantidad de PARTÍCULAS ELEMENTALES
-hasta ahora no descubiertas- e indicios sobre nuevas leyes de la naturaleza, y
como uno de la puntos importantes el localizar EL BOSÓN DE HIGGS, que suele
clasificarse como una especie de Santo Grial de la FÍSICA DE PARTÍCULAS. Las
pruebas y mediciones realizadas hasta ahora en algunos aceleradores demuestran
que el BOSÓN DE HIGGS -LA PARTÍCULA MISTERIOSA- debe ser una dupla
CAMPO-PARTÍCULA y se asegura que el LHC podrá generar ese campo; lo que sería
una gran aportación de la FÍSICA DE PARTÍCULAS DE ALTAS ENERGIAS, el descubrir
esencialmente la PARTÍCULA poseedora de la última migaja de MATERIA -el BOSÓN
DE HIGGS- y simular en pequeña escala el origen del UNIVERSO, develar los
enigmas sobre la EXPLOSIÓN DEL UNIVERSO (BIG BANG), origen real de todo cuanto
existe.
La primera prueba del LHC fue el 10 de septiembre de 2008, debido a algunas
fallas, se ha postergado el experimento de la verdadera realidad de toda
nuestra existencia hasta el próximo verano de 2009. Por entonces se espera
encontrar: el BOSÓN DE HIGGS, realizar la creación de MATERIA, entender el
ORIGEN DE LA GRAN EXPLOSIÓN, desarrollar el manipuleo por primera vez de
PARTÍCULAS de la misteriosa MATERIA OSCURA; lo que se puede resumir como la
investigación del funcionamiento de la naturaleza, desde el BIG BANG hasta
nuestros días.
Ahora, parece que por fin entenderemos que camino escoger para buscar el origen
de la MATERIA, el polvo metafisico, o la barrera de
la realidad; bien podría ser sólo cuestión de dimensiones; ¿Acaso EL BOSÓN DE
HIGGS es como un diminuto UNIVERSO en un estado inflacionario o el UNIVERSO es
como un gigantesco BOSÓN DE HIGGS? ¿Usted que opina?
(*) Germán
Martínez Hidalgo, (23 de
diciembre de 1929, Teziutlán, Puebla, México - 25 de abril de 2009, Puebla,
México) Fue un científico mexicano, divulgador científico, físico, matemático,
químico, astrónomo, que popularizó esas ciencias en su sección de una plana del
periódico, en televisión y radio para un vasto número de mexicanos, también fúe profesor universitario, conferencista, director de
planetarios, humanista, filósofo e historiador.
Su
espíritu innovador lo llevó a ser Maestro fundador del Instituto Tecnológico en
1972. En 1979 en la conmemoración del centenario del nacimiento de Albert Einstein,
el Maestro Germán Martínez Hidalgo organiza en el Instituto Tecnológico las
“Jornadas Einstenianas”; un ciclo de conferencias
sobre el científico, la Relatividad, etc. Impartió clases por más de 30 años en
el Tecnológico.