Christian Coria 4/sep/2015
El pasado 5 de agosto comenzó en el IFUNAM el seminario de Altas Energías con la charla “'Predicciones' supersimétricas a partir de la teoría de cuerdas”, a cargo de Saúl Ramos Sánchez, investigador de esta institución.
“Escribí la palabra predicciones entre comillas porque todo lo que voy a explicar serán solamente observaciones que logramos estudiando modelos que consideramos lo suficientemente genéricos para poder decir que eso se podría esperar en un gran número de modelos que surgen de la teoría de cuerdas”, inicia Ramos.
Por un lado, la supersimetría (SUSY, por sus siglas en inglés) es un complemento a la física de partículas que predice la existencia de física más allá de la física conocida y caracterizada por el Modelo Estándar de partículas y resuelve algunos problemas teóricos de este Modelo.
El Modelo Estándar describe todas las partículas elementales conocidas y sus interacciones, mediante ciertas simetrías fundamentales del cosmos.
SUSY es una simetría que se añade a las conocidas en el Modelo Estándar e involucra a una propiedad de las partículas elementales llamada espín, el cual puede ser entero, para las partículas conocidas como bosones, o semientero, para las llamadas fermiones.
Lo que postula la supersimetría es que a cada partícula del Modelo Estándar le corresponde un compañero supersimétrico cuya única diferencia es media unidad de espín. Es decir, por cada fermión, SUSY añade un bosón, y viceversa.
De acuerdo con Ramos, además de las partículas mencionadas, SUSY requiere un segundo bosón de Higgs “y ese segundo bosón de Higgs podría afectar un poquito las masas y las interacciones de estas partículas que ya entendemos bien”, explica.
El Higgs es un bosón que explica el origen de la masa de las partículas elementales. Su descubrimiento en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el año 2012 aportó la pieza faltante en el Modelo Estándar.
A pesar del tremendo éxito del Modelo Estándar, “hay cosas que todavía no explica […] Si incluimos supersimetría, probablemente se pueda entender […], por ejemplo, la existencia de materia oscura”, comenta el investigador.
Aunque no se ha observado en el LHC un segundo bosón de Higgs ni supercompañeros, ni desviaciones en las medidas de las interacciones entre partículas, tampoco ha sido descartada su existencia, por lo que aún vale la pena explorar las consecuencias para la física de partículas de la supersimetría.
Por otro lado, SUSY es considerado un elemento esencial de la teoría de cuerdas, la cual, según las versiones más entusiastas, podría resolver algunos enigmas profundos de la física moderna: ¿cuál es la naturaleza cuántica de la gravedad? y ¿por qué la gravedad aparenta ser tan diferente a las fuerzas descritas por el Modelo Estándar, tales como el electromagnetismo?
La teoría de cuerdas considera que las partículas no son puntuales sino que son cuerdas extendidas, “como un mecate que está oscilando”, explica Saúl Ramos. Distintos modos de oscilación, corresponden a distintas partículas.
En la teoría de cuerdas, SUSY apareció como un recurso salvador, pues los primeros intentos indicaban que partículas fermiónicas como los electrones no deberían existir en el universo. Al introducir SUSY, los fermiones surgen de manera natural, prometiendo una explicación del origen del Modelo Estándar.
El investigador comenta también que desde el punto de vista de la teoría de cuerdas, “es posible que la supersimetría haya sido solo un capricho psicológico de muchas personas, ya que existen modelos consistentes de cuerdas desprovisto de SUSY”.
Sin embargo, “a muchos de nosotros todavía nos parece bonita” comenta. Pues podría ser una clave en la solución, por ejemplo, del problema de la constante cosmológica capaz de detonar la expansión acelerada del universo, y cuyo diminuto tamaño es una crucial interrogante actual.
En su estudio, Saúl Ramos utilizó modelos descritos por cuerdas oscilantes en los que se reproduce una gran cantidad de aspectos idénticos a los del Modelo Estándar condimentados con SUSY.
Hay muchísimos modelos que tienen cualidades óptimas, tales como el número adecuado de quarks y leptones que componen todo lo que nos rodea, además de sus elusivos compañeros supersimétricos.
La interrogante que Ramos busca resolver es si estos prometedores modelos se pueden ajustar a las observaciones en aceleradores de partículas y telescopios modernos y aportar alguna predicción significativa.
En su estudio, Ramos, al insistir en que la masa de la partícula de Higgs incluida en sus modelos coincida con la medida en el LHC, obtuvo que las masas de los compañeros supersimétricos de algunas partículas elementales son consistentes con las cotas experimentales.
Además obtuvo una clara estructura en las masas de los supercompañeros que deberían ser medidas en un futuro próximo, si la realidad se ajusta a estos modelos teóricos.
Según el investigador, el único problema resultó ser que se sobreproducen partículas de materia oscura, lo cual podría ser considerado un “defecto mortal” de sus modelos o una llamada de atención hacia la imposible compatibilidad teórica de la materia oscura y de las otras partículas elementales.
Ramos dice estar muy contento, puesto que sus resultados son genéricos en los modelos estudiados y en muchos otros similares provenientes de la teoría de cuerdas. Lo único que no lo deja sonreír tranquilo es el indeseable exceso de materia oscura que obtiene.
“Tenemos observaciones que son bonitas, pero la materia oscura no funciona. Por eso hay que ponerle comillas a las predicciones supersimétricas logradas”, indica Ramos.
Sin embargo, él es optimista pues sus resultados lo hacen confiar que es posible convencer a la comunidad científica de que “aunque SUSY podría estar un poquito medio muerta a lo mejor también está medio viva”, concluyó.
