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¿Qué es la masa? (y II)

¿Qué es la masa? (y II)
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Como decíamos, hasta la relatividad nos teníamos que conformar con el apaño de usar su relación con peso para poder ir tirando con el concepto de masa. De hecho, es una relación que el propio Newton se sacó de la manga. Dijo «la masa que aparece en la ley de gravitación universal es la misma que sale en la segunda ley de mi mismo». Y como funcionó, pues se quedó contento.

Pero bueno, ¡este Newton era un chapuzas!. Hace una teoría y consigue que funcione pese a que está tan mal fundamentada que sus dos magnitudes principales no están bien definidas.

Todo esto cambió radicalmente cuando nació la que probablemente es la ecuación más conocida de la historia (aunque la segunda le disputa el puesto): la energía es igual a la masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado. Y aquí, todo es perfecto: sabemos qué es la energía y sabemos la velocidad de la luz. Sólo tenemos una magnitud por conocer, la masa. Y cómo sólo tenemos una incógnita, podemos usar esta ecuación para definirla.

Dicho de otra forma, ahora sabemos que la masa es un tipo de energía.

Originalmente, todo esto causó en enorme revuelo en la Física Teórica. Hasta el punto que se quiso exagerar el significado de la frase anterior, y se interpretó que toda la energía era masa. Aún podréis encontrar esta interpretación en ciertos libros de divulgación, e incluso algunos especializados antiguos.

Hoy en día, la mayor parte de la comunidad científica no exagera de este forma (¡ni siquiera ahora estamos todos de acuerdo en cómo definir la masa!). Se interpreta que la masa (multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado) representa la energía necesaria para crear un objeto en su mínima expresión. Si se quiere que el objeto haga más cosas además de meramente existir, habrá que proporcionarle más energía. Por ejemplo, si queremos que se mueva, tenemos que suministrar energía cinética.

Detector ATLAS del LHC

Y cuando todo cuadraba a la perfección (salvo algunas discrepancias en la forma de interpretarlo), llegó la teoría cuántica de campos con su modelo estándar de partículas. En principio, la teoría cuántica de campos es completamente compatible con la relatividad de Einstein (no así con la general, pero eso da igual ahora), por lo que en principio debería ser válida la conclusión que acabamos de explicar.

Y, de hecho, lo es. Pero algunos modelos de teoría cuántica de campos (concretamente los que reciben el nombre de teorías gauge) ponen restricciones a que partículas pueden tener masa y cuales no. Hasta aquí, bien. El problema surge cuando la se aplican este tipo de teorías al Modelo Estándar de partículas.

El modelo estándar es capaz de describir todas las partículas que conocemos. Absolutamente todas. Sin embargo, resulta que la estructura de una teoría gauge no permite que unas partículas concretas (las W y Z) tengan masa. Pero nosotros hemos visto esas partículas en laboratorios, y resulta que sabemos que sí tienen. Vaya, con lo contentos que estábamos, la masa nos la vuelve a liar gorda.

Normalmente, si una teoría describe mal la realidad, el método científico nos dice que debemos tirarla a la basura, es hora de intentar con otra nueva. Y, en el fondo, eso es lo que hacemos. Pero como el modelo estándar funciona bien en el resto de experimentos, la nueva teoría que probamos es de hecho una versión modificada del modelo estándar.

Higgs

Y esa modificación recibe el nombre de partícula de Higgs. No voy a entrar en detalles, pero básicamente resulta que si existe esa nueva partícula, entonces las partículas problemáticas sí pueden tener masa, y todo encaja perfectamente como debe.

Explicado así, parece que sea una nueva chapuza para que todo cuadre. Y lo es, que esperabais. Pero si el Higgs ha tenido tanta aceptación, es porque, además de la masa de las partículas, ha permitido predecir algunas relaciones entre parámetros que no conocíamos. Es decir, experimentalmente funciona.

Eso sí, no hemos sido capaces de ver el maldito bosón por ningún lado. Y eso que estamos buscando mucho. Dependiendo de como sea, es posible que el gran colisionador de hadrones (LHC) de Ginebra lo encuentre pronto.

Y si resulta que no existe, tampoco pasaría gran cosa. Desde entonces se ha trabajado en métodos alternativos; los físicos estamos bien armados tanto para el día en que se encuentre, como para el día en que se confirme su no existencia. Seguramente, los medios de comunicación se lo tomarán peor.

En fin, amigos. Os dije que el concepto de masa tenía tela. Se empezó a usar sin entenderlo muy bien. Costó dos siglos arreglarlo del todo… O eso creíamos, porque nos tuvimos que inventar el Higgs para mantener lo que ya sabíamos. Y por sí fuera poco, todo el mundo lo sigue confundiendo con el peso.

Foto | Simenon, CERN, kouk

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