La rareza de los neutrinos podría reescribir completamente la física de partículas

El modelo estándar de física de partículas puede necesitar una remodelación filosófica, incluido el replanteamiento de qué califica a cada una de sus partículas para contar como partícula, para empezar.

Ya sea que una partícula participe en la formación de materia o en la transmisión de una fuerza, ella o sus partes constituyentes tienen un lugar en el modelo estándar de física de partículas. En este sentido, el modelo estándar es similar a la tabla periódica de elementos: tabula los componentes básicos de nuestro mundo. Pero George Hobart, de la Universidad de Bristol, en el Reino Unido, sostiene ahora que es posible que sea necesario revisar esta tabulación, e incluso cambiarla, para crear un modelo más sólido de la realidad física.

En el centro de su razonamiento se encuentran las partículas llamadas neutrinos, que son notoriamente esquivas porque sólo interactúan con otras partículas muy débilmente a través de la gravedad o a través de distancias muy cortas debido a la fuerza nuclear débil. Además, su masa no se conoce con precisión, ni el modelo estándar puede predecirla mediante el llamado mecanismo de Higgs que explica las masas de todas las demás partículas.

También hay otra rareza. El modelo estándar tabula tres neutrinos diferentes (el neutrino electrónico, el neutrino muónico y el neutrino tau), cada uno de los cuales tiene una partícula “hermana mayor” más masiva con la que comparte nombre: electrón, muón y tau. Mientras que un electrón no puede convertirse espontáneamente en un muón, un neutrino electrónico puede, por ejemplo, convertirse aleatoriamente en un neutrino muónico.

Hobart dice que ayuda visualizar el modelo estándar como una tabla real con todos los neutrinos en una fila y sus hermanos mayores en otra. “No tenemos evidencia de que los hermanos mayores puedan intercambiar horizontalmente; tenemos muy buena evidencia de que no pueden. Pero por alguna razón, los neutrinos… son capaces de intercambiar horizontalmente”.

Hobart dice que para un filósofo, esto plantea la pregunta de si tiene sentido categorizar las partículas de esta manera. Gracias a numerosos experimentos, sabemos que existen los neutrinos y qué propiedades tienen todas las demás partículas del modelo estándar, pero hay múltiples formas de convertir ese conocimiento en un sistema de comprensión o una ontología.

Las filas y columnas actuales del modelo estándar se basan en las propiedades de masa y “sabor” de las partículas, que es la propiedad que distingue a los tres neutrinos. Los neutrinos son problemáticos en ambos frentes porque pueden cambiar de sabor y cómo ganan masa es un misterio, por lo que Hobart propone reformular el modelo estándar para que sus componentes básicos se conviertan en “familias”, o filas enteras, en lugar de las partículas individuales que los componen.

De esta manera, los tres neutrinos serían estados cuánticos de alguna entidad más fundamental, en lugar de tres objetos distintos. Esto podría cambiar la forma en que los investigadores piensan sobre sus misteriosas habilidades de intercambio al hacer que se concentren primero en lo que comparten de manera más fundamental, dice Hobart.

“Esto no cambia nada de la física”, dice. “Bastante [we] Tome esta asombrosa teoría que los humanos han estado creando durante casi un siglo y trate de descubrir cómo interpretamos esto de una manera más filosófica y cómo debería influir eso en nuestra imagen del mundo. Esa imagen del mundo entonces podría ayudarnos a buscar nuevas áreas”. Hobart presentó el trabajo en la conferencia Fundamentos de Física en Irvine, California, el 17 de junio.

Noel Swanson, de la Universidad de Delaware, dice que la forma en que se tipifican las partículas dentro del modelo estándar se basa en idealizaciones de lo que significa ser una partícula, algo que los filósofos aún están debatiendo. Vale la pena considerar propuestas como la de Hobart y sería sorprendente que propiedades como la masa o el sabor eventualmente demostraran ser las propiedades más fundamentales de los objetos físicos, dice.

“Sospecho que, en un nivel más fundamental, tienes algo que se parece aproximadamente a un campo, y las partículas son diferentes tipos de excitaciones de esa cosa. Tiene sentido categorizar las excitaciones como lo hacemos en el modelo estándar, pero si las ves como algo así como ‘uniones’ fundamentales de la naturaleza, probablemente sería un error”, dice Swanson.

Continúa el debate sobre la naturaleza filosófica exacta de las partículas, al igual que las investigaciones experimentales sobre los neutrinos. La filosofía y las ramas más aplicadas de la física rara vez trabajan en estrecho contacto, pero aquí podría haber una oportunidad para que las dos se informen entre sí, dice Swanson.

“La forma en que se interpretan estas partículas bastante extrañas podría motivar qué líneas de investigación se desean seguir a continuación”, dice Hobart.

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