¿Qué es la supersimetría?

más rápido que una bala! ¡Mas poderoso que una locomotora! ¡Capaz de sobrepasar edificios altos de un solo salto! Por qué, es supersimetría, por supuesto. (SUSY, si prefieres su personalidad más linda e incógnita). De todos los superhéroes que tenemos en el universo, la supersimetría podría ser la que nos salvará de la aniquilación total. No porque luche contra los malos o se burle de los villanos, sino porque podría explicar cómo funcionan las partes más pequeñas y elementales del cosmos. Desbloquea el universo, y quién sabe contra qué podemos defendernos.

¿Quién es nuestro héroe inteligente? ¿Nuestra heroína musculosa? Bueno, es más un Peter Parker ratonil que un Spider-Man suave. En realidad, es un principio, concebido para llenar los agujeros de otro marco, que los físicos comienzan a temer que no sea ni la mitad de fuerte de lo que parece. Es posible que la supersimetría finalmente haya encontrado su pareja, y el Gran Colisionador de Hadrones es el escenario donde podría dar su último suspiro.

Primero, un paso atrás. El Modelo Estándar es lo que los físicos usan hoy en día para comprender los rudimentos del universo. Define las partículas fundamentales, así como las cuatro fuerzas que interactúan con las partículas para mantener el universo avanzando. Estas partículas incluyen quarks y leptones: es posible que esté familiarizado con los protones y neutrones de la familia de los quarks y los electrones y neutrinos como leptones. Las fuerzas son fuertes, débiles, electromagnéticas y gravitatorias.

El Modelo Estándar también dice que cada una de esas fuerzas tiene una partícula correspondiente (o bosón). Al intercambiar bosones entre sí, la materia puede transferir energía entre sí [fuente: CERN ]. Y aquí hay algo realmente conveniente: se han encontrado todas las partículas en el modelo estándar, incluido, no hace mucho tiempo, el bosón de Higgs . El Higgs constituye un campo de Higgs más grande, que transfiere masa a las partículas.

Ahora aquí hay una cosa extraña. Si el modelo estándar es correcto, significa que el campo de Higgs da a las partículas subatómicas su masa. Pero no dice cuáles son las masas, ni explica por qué el bosón de Higgs sería ligero; debería ser muy, muy pesado si las otras partículas del modelo estándar interactúan con él de la forma prevista.

Aquí es donde entra en juego la supersimetría. Como nos recuerda la gente de Fermilab, la supersimetría es un principio, no una teoría, lo que significa que hay muchas teorías supersimétricas que difieren en varios puntos. Sin embargo, todos ellos presentan ecuaciones supersimétricas que tratan la materia y las fuerzas de manera idéntica [fuente: Fermilab ]. Sí, la materia y la fuerza se pueden intercambiar.

¿Cómo puede ser ese acto de equilibrio? La supersimetría dice que cada partícula descrita en el Modelo Estándar tiene una supercompañera con una masa diferente. Entonces, cada partícula de materia conocida (o fermión ) tiene una partícula de fuerza (o bosón ) y viceversa. Un electrón es un ejemplo de fermión, mientras que un fotón es un ejemplo de bosón. Una de las propiedades más útiles de las supercompañeras sería que en realidad cancelarían la masa realmente grande que el modelo estándar predice que tendría el bosón de Higgs. Lo que suena genial, porque bueno, encontramos el Higgs, y no era tan grande. ¡La supersimetría está viva! ¡Viva la supersimetría!

Uh, pero es posible que desee esperar porque aquí radica un gran problema con la supersimetría y los supercompañeros: no los hemos visto. Si bien es genial encontrar el Higgs en la supersimetría de masas que predice, también deberíamos estar viendo todas estas partículas supercompañeras. Y después de ejecutar el Gran Colisionador de Hadrones durante años, no lo hemos hecho.

Sí, sí, es un poco difícil justificar aferrarse a la supersimetría. Suponemos que todos estos supersocios existen porque el modelo estándar tendría más sentido si existieran. Parece mala ciencia, ¿verdad?

Bueno, no tan rápido. La supersimetría respondería más que solo la pregunta de Higgs, y ser capaz de resolver múltiples problemas con una solución es atractivo para los científicos [fuente: Fermilab ]. Por ejemplo, los físicos no entendían por qué las galaxias giran tan rápido, dada su masa significativa, por lo que propusieron una nueva materia, la materia oscura , para resolver el problema. Luego se encontraron con un problema mayor: si existe la materia oscura, ¿de qué está hecha? Nunca lo habíamos visto, por lo que no podíamos decir qué compone el material misterioso. La supersimetría resuelve ese problema, porque la partícula supersimétrica más ligera encajaría totalmente en el proyecto de ley de la materia oscura.

¿Otro beneficio que proporcionaría la supersimetría? Que las tres fuerzas que entendemos a escala subatómica (fuerte, débil y electromagnética) podrían entenderse como parte de una fuerza unificadora. Mientras que el modelo estándar dice que las fuerzas se vuelven similares a energías muy altas, la supersimetría predeciría que las tres fuerzas se unificarían en una sola energía [fuente: Fermilab ]. Ahora, esto no es necesario para que tenga "sentido", pero, como dijimos, a los físicos les gustan las soluciones naturales y elegantes. La supersimetría crearía justo el tipo de solución que anhelan los físicos cuando se trata de la cuestión de la unificación de fuerzas.

Una vez más, debemos recordar que todo esto es en vano si no encontramos a esos supersocios. Si no los encontramos, no tenemos explicación para la masa del bosón de Higgs, la materia oscura o la unificación de fuerzas. Pero estamos anunciando el momento de la muerte de la supersimetría antes de darle la oportunidad de luchar.

Porque la esperanza podría estar en camino, en forma de una explosión masiva de protones. Así es, nuestras esperanzas aún están en el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas que fue responsable de encontrar evidencia del bosón de Higgs en 2012. Si bien encontrar el Higgs fue sin duda un gran problema para los partidarios de la supersimetría y los físicos en general. lo que realmente esperaban era encontrar un montón de partículas. Más específicamente, un grupo de esos escurridizos supercompañeros que nos llevarían a comprender que la supersimetría es realista.

No es exagerado decir que encontrar solo el Higgs (y ningún otro supersocio) en el LHC ha planteado una pequeña crisis en el mundo de la física. Después de todo, para que la masa de Higgs tenga sentido, los supercompañeros deberían haberse encontrado aproximadamente en el mismo lugar [fuente: Wolchover ]. El LHC está programado para encenderse nuevamente en 2015, chocando protones a energías aún más altas para, con suerte, encontrar supercompañeros en masas más altas. Desafortunadamente, eso no resuelve del todo el problema: incluso si encuentran supercompañeros de masa pesada, los efectos muy convenientes de la supersimetría, que cancelaría la masa súper pesada de Higgs, no funcionarían tan bien. [fuente: Wolchover ]. Entonces, una vez más, estaríamos atrapados en una rutina de supersimetría.

Pero como la gente ha notado, la supersimetría es un principio, no una teoría. En algunos escenarios supersimétricos, el Gran Colisionador de Hadrones no podría haber detectado a los supercompañeros, debido a las limitaciones de los experimentos y su incapacidad para detectar partículas menos estables [fuente: Wolchover ]. Entonces, si bien es probable que la supersimetría deba entrar jadeando en la habitación con bastante rapidez con una buena excusa para llegar tan tarde, aún no es hora de cerrar la puerta.

Nota del autor: ¿Qué es la supersimetría?

Estos supersocios de MIA realmente están comenzando a asustar a algunos físicos. Sería un gran problema si nunca los viéramos, porque la física de partículas necesita desesperadamente teorías comprobables. Sin supercompañeros, o al menos, sin forma de verificarlos en nuestro universo, tendríamos que encontrar alguna otra solución comprobable para algunos de los agujeros del modelo estándar.

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