La “Partícula de Dios” de Lederman
Sin embargo, es más fácil decirlo que hacerlo. El gran Einstein pasó la mayor parte de su vida intentando unificar la gravedad y el electromagnetismo, pero fue en vano y finalmente lo abandonó arrepentido.
Aunque es difícil de alcanzar, el relevo de buscar la "unidad" aún se está pasando. Lederman fue uno de los pretendientes más persistentes. En el capítulo inicial de su libro The God Particle, lo describe de esta manera:
Crecí en el Bronx viendo a mi hermano jugar con químicos durante horas y horas. Es un niño prodigio. Preferiría hacer todas las tareas para que él me permitiera verlo experimentar. Ahora compra y vende artículos novedosos, incluidos cojines de carnaval, licencias de ascensores o camisetas adornadas con palabras de moda. Estas camisetas permiten a las personas resumir su visión del mundo en una frase que no supera el ancho de su pecho. Éste es el objetivo de los científicos. Mi objetivo es vivir lo suficiente para ver todas las leyes de la física reducidas a una fórmula sencilla y hermosa que pueda imprimirse fácilmente en el pecho de una camiseta.
Lederman quedó profundamente impresionado por un libro que leyó cuando era adolescente. A la edad de 10 años, Lederman quedó postrado en cama debido al sarampión. Para aliviar su aburrimiento y animarlo, su padre le compró una copia de "La historia de la relatividad", escrita en coautoría por Einstein e Infield. Este libro cuenta historias de detectives científicos, cada una de las cuales incluye un misterio, varias pistas y un detective. Los detectives resolvieron el misterio a través de pistas. Sin embargo, la historia que Lederman contó décadas después en The God Particle tenía dos misterios que resolver, ambos relacionados con partículas.
La primera es la partícula material invisible e indivisible: el "átomo", propuesto por primera vez por Demócrito, que se encuentra en el centro de las cuestiones básicas discutidas en toda la física de partículas. La gente lleva 2.500 años intentando resolver este misterio y ha acumulado miles de pistas. En los primeros capítulos de The God Particle, Lederman revisa en detalle el trabajo realizado por sus predecesores. Nos dice que muchas ideas “modernas” en realidad aparecieron ya en los siglos XVI y XVII, siglos antes de que surgiera el cristianismo. En los últimos capítulos de "La partícula de Dios", Lederman nos lleva de regreso al presente para explorar un segundo misterio, quizás mayor, centrado en las partículas que él cree que dirigen la sinfonía cósmica.
En la escritura vívida y fluida de Lederman, podemos ver el parentesco natural entre dos científicos de diferentes épocas. Uno de ellos fue un científico del siglo XVI. Arrojó dos objetos pesados desde la Torre Inclinada de Pisa. El otro es un físico de partículas contemporáneo (¿quizás el propio Lederman?), sentado en un campamento improvisado en las llanuras azotadas por el viento de Illinois, con los dedos congelados, examinando una célula enterrada en el suelo helado. Los datos filtrados por un acelerador de 500 millones de dólares. Todos hicieron la misma pregunta: ¿Cuál es la estructura básica de la materia? ¿Cómo funciona el universo?
La búsqueda de una camiseta tan definitiva ha requerido siglos de esfuerzo y avances notables. Por ejemplo, el descubrimiento de la gravedad por parte de Newton puede explicar muchos fenómenos aparentemente no relacionados: mareas, caída de manzanas, movimiento planetario y formación de galaxias. La camiseta de Newton dice F=ma. Posteriormente, Faraday y Maxwell revelaron los secretos del espectro electromagnético. La electricidad, el magnetismo, la luz solar, las ondas de radio y los rayos X son manifestaciones de la misma fuerza. En 1929, Lawrence construyó el primer ciclotrón de partículas del mundo, abriendo la puerta a la exploración de lo desconocido. mundo subatómico... Como resultado, los físicos formaron gradualmente una comprensión básica de la composición del universo.
Ahora, a través del estudio de muchos tipos de partículas, hemos establecido un "modelo estándar" que puede simplificar todo en la realidad en aproximadamente 12 tipos de partículas y 4 tipos de fuerzas. Todavía se ha demostrado que el modelo estándar es correcto. Clasifica sistemáticamente todas las partículas básicas que componen el universo, formando una lista sencilla y explicando las reglas de interacción entre partículas.
Sin embargo, a los ojos de los físicos de partículas, el Modelo Estándar todavía adolece de dos molestos defectos. El primero tiene que ver con su carácter incompleto.
El quark top no fue descubierto hasta principios de 1993 (anunciado en 1995). También hay un neutrino (neutrino tau) que no ha sido observado directamente, y muchos de los números que los físicos necesitan aún no han obtenido valores precisos. Por ejemplo, no sabemos si los neutrinos tienen masa en reposo. Necesitamos saber cómo se produce la ruptura de la simetría CP, el proceso de origen de la materia. El segundo defecto es puramente estético, ya que el Modelo Estándar aún no ha logrado una consistencia matemática.
¿Qué nos impide conseguir esa camiseta perfecta?
Lederman dijo "apretando los dientes", "Hay un villano fantasmal omnipresente en el universo que nos impide comprender la verdadera naturaleza de la materia y obtener el conocimiento último. Esta fuerza invisible que nos impide comprender". La verdad El obstáculo se llama Heathfield. Sus fríos tentáculos se extienden a todos los rincones del universo, y su importancia científica y filosófica pone la piel de gallina a los físicos. El campo de Higgs ejerce su magia maligna a través de partículas. El nombre de esta partícula es bosón de Higgs. La búsqueda del bosón de Higgs fue una de las principales razones para construir el supercolisionador.
Hoy en día, esta partícula increíblemente pequeña está en el corazón de la física actual, desempeñando un papel importante en nuestra eventual comprensión de la estructura de la materia y, al mismo tiempo, es tan esquiva que tanto es así que; Lederman le puso un apodo: GodParticle.
Sin embargo, el nombre original de Lederman era "Damn Particle": "Dada su naturaleza viciosa y la enorme cantidad de dinero gastada en él, pensé que este nombre podría ser más adecuado, pero el editor se negó". así que lo cambié y se convirtió en la "Partícula de Dios".
De hecho, este nombre también es muy apropiado, porque esta "maldita partícula" es muy misteriosa y completamente diferente a todo lo que conocemos. Si el bosón de Higgs realmente existe (todavía hay algunas dudas al respecto) y puede identificarse, podría responder a una pregunta "tonta" que sólo los filósofos y los chiflados se hacen desde hace mucho tiempo: ¿Por qué la materia tiene masa? En palabras de Peter Janey, portavoz de la Comisión Europea de Energía Atómica, los físicos necesitan el bosón de Higgs para explicar un problema que no es un problema para la gente corriente: todo tiene masa.
Para lograr el gran objetivo de la "unificación", los físicos han estado lidiando con algunas teorías físicas y matemáticas abstractas. Estas teorías tienen muchos nombres oscuros (como supercuerdas, supersimetría, supergravedad, etc.). El famoso físico teórico británico Hawking dijo: "Si podemos encontrar la respuesta, declararemos la victoria final de la razón humana, porque comprenderemos la intención de Dios". ."
Sí, detrás de la "Partícula de Dios", se revela un mundo brillante y deslumbrante. Pero pronto nos daremos cuenta de que no tenemos todas las respuestas: ¿qué hay en los electrones, los quarks y los agujeros negros? Estas preguntas guiarán nuestra exploración continua. ¿Cuáles son las partículas fundamentales que forman el universo? Desde que el "experimento mental" del filósofo Demócrito dedujo la existencia de los "átomos" a partir del olor de las tostadas, innumerables experimentadores y teóricos han estado luchando por resolver este misterio durante más de 2.000 años. En los primeros capítulos de este libro, Lederman, uno de los más grandes físicos de partículas contemporáneos y ganador del Premio Nobel de Física en 1988, nos conduce a través del largo río de la historia en un lenguaje vívido y humorístico, y explica el descubrimiento de la partícula definitiva. en el universo por la humanidad. Una breve reseña del viaje. A partir de esto, veremos cómo los predecesores de la ciencia han llevado este problema paso a paso hacia la clave del misterio último del universo: la partícula de Dios a través de un "momento eureka" uno tras otro.
La "partícula de Dios" es el apodo que Leon Lederman le dio al bosón de Higgs. Esta partícula es una partícula fundamental que los físicos suponen teóricamente que existe. Ahora se ha convertido en el centro de investigación de todo el campo de la física de partículas, y Leon Lederman la llama más vívidamente "la partícula que dirige la sinfonía del universo". A través de la interesante narración de Lederman, no sólo podemos obtener una comprensión clara de cómo los físicos modernos buscan partículas elementales, sino también leer muchas anécdotas en la historia de la física moderna, incluido el modelo estándar, la teoría a gran escala, las supercuerdas y la materia oscura, etc. Obtenga una comprensión más profunda de cuestiones de vanguardia en la física contemporánea, incluida la pregunta más fundamental "¿Por qué toda la materia tiene masa?"