{"id":228766,"date":"2016-12-20T16:39:30","date_gmt":"2016-12-20T18:39:30","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/?p=228766"},"modified":"2016-12-20T16:49:09","modified_gmt":"2016-12-20T18:49:09","slug":"marcela-carena-mas-alla-del-modelo-estandar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/marcela-carena-mas-alla-del-modelo-estandar\/","title":{"rendered":"Marcela Carena: M\u00e1s all\u00e1 del Modelo Est\u00e1ndar"},"content":{"rendered":"
\"La

L\u00e9o Ramos<\/span>La f\u00edsica argentina Marcela Carena: nuevas teor\u00edas para intentar explicar eventos sobre los cuales el Modelo Est\u00e1ndar no brinda respuestas satisfactoriasL\u00e9o Ramos<\/span><\/p><\/div>\n

En noviembre del a\u00f1o pasado, la f\u00edsica te\u00f3rica Marcela Carena se convirti\u00f3 en la primera titular de un puesto reci\u00e9n creado: el de directora de relaciones internacionales del Fermilab, el principal laboratorio de f\u00edsica de part\u00edculas de Estados Unidos, con sede en Batavia, en los alrededores de Chicago. Predicados acad\u00e9micos que califiquen a esta simp\u00e1tica argentina de 53 a\u00f1os para el cargo de embajadora de la instituci\u00f3n no faltan. Carena es jefa del Departamento de F\u00edsica Te\u00f3rica del Fermilab y docente de la Universidad de Chicago. Ya ha trabajado en tres continentes y habla seis idiomas. \u201cMe acuerdo del primer viaje a S\u00e3o Paulo, cuando ten\u00eda 25 a\u00f1os, que entonces aprend\u00ed a preguntar en portugu\u00e9s si la terminal quedaba cerca o lejos\u201d, dice la investigadora, que acumula las ciudadan\u00edas italiana y estadounidense, adem\u00e1s de la argentina.<\/p>\n

En sus frecuentes viajes al exterior, Carena dedica actualmente buena parte de su tiempo a la b\u00fasqueda socios internacionales dispuestos a participar en un megaproyecto cient\u00edfico que se est\u00e1 gestando en el Fermilab: el Deep Underground Neutrino Experiment (Dune), un experimento multimillonario que apuntar\u00e1 a descubrir nuevas propiedades de los neutrinos, part\u00edculas elementales sumamente dif\u00edciles de detectar (lea la entrevista con Nigel Lockyer, director del Fermilab, en el n\u00famero 235 de<\/em> Pesquisa FAPESP<\/a>). Pero siempre hay espacio en su agenda para eventos en los cuales la f\u00edsica habla m\u00e1s alto que la directora de relaciones internacionales. Una de esas ocasiones fue a comienzos de febrero, cuando estuvo en la capital paulista para participar en un seminario en el Instituto Sudamericano de Investigaci\u00f3n Fundamental (ICTP-SAIFR), que tiene su sede en el Instituto de F\u00edsica Te\u00f3rica de la Universidade Estadual Paulista (IFT-Unesp).<\/p>\n

En dicho evento, Carena se refiri\u00f3 a las perspectivas de la f\u00edsica que procura llenar los agujeros no cubiertos por el denominado Modelo Est\u00e1ndar, una teor\u00eda que, desde la d\u00e9cada de 1960, ha venido siendo refinada y que apunta a explicar de qu\u00e9 manera interact\u00faan las part\u00edculas y las fuerzas desde el inicio del Universo. El Modelo Est\u00e1ndar prev\u00e9 la existencia de dos grandes tipos de part\u00edculas, los fermiones y los bosones. Los fermiones son las part\u00edculas de materia (electrones, muones, taus, tres tipos de neutrinos y seis de cuarks). Los bosones son las part\u00edculas transmisoras de las fuerzas electromagn\u00e9ticas, nuclear fuerte y nuclear d\u00e9bil, que son absorbidas o emitidas por los fermiones. E incluyen a los fotones, los gluones y los bosones Z y W. En 2012, se descubri\u00f3 la \u00faltima part\u00edcula prevista por el modelo, el bos\u00f3n de Higgs, que dota de masa a las dem\u00e1s part\u00edculas elementales. El modelo estaba completo, pero era y a\u00fan es insuficiente como para explicar el Cosmos. En esta entrevista, Carena aborda algunas de las limitaciones de dicho modelo y hace menci\u00f3n de teor\u00edas tales como las basadas en el concepto de supersimetr\u00eda, que procuran suministrar pistas sobre cuestiones a\u00fan no respondidas.<\/p>\n

\u00bfPor qu\u00e9 existe esa demanda de teor\u00edas tendientes a reformar o extender el Modelo Est\u00e1ndar?<\/strong>
\nEse modelo funciona incre\u00edblemente bien. Ahora que conocemos el bos\u00f3n de Higgs y su masa vemos que esa part\u00edcula se encaja adecuadamente en \u00e9l. Pero esto no quiere decir que no tenemos m\u00e1s nada que hacer. El modelo explica todo muy bien hasta los niveles de energ\u00edas a los cuales tenemos acceso. Pero existen algunas cosas respecto a las cuales no aporta respuestas satisfactorias. No explica, por ejemplo, la materia oscura [a decir verdad, el modelo suministra respuestas para tan s\u00f3lo el 4% de la composici\u00f3n del Universo conocido y nada dice sobre el origen de su 23% de materia oscura y su 73% de energ\u00eda oscura]. Tampoco da cuenta de la asimetr\u00eda existente entre la cantidad de materia y antimateria observada en el Universo [en teor\u00eda, despu\u00e9s del Big Bang hab\u00eda la misma cantidad de materia y antimateria, pero hasta ahora los astrof\u00edsicos s\u00f3lo han encontrado part\u00edculas y poqu\u00edsimas antipart\u00edculas pr\u00e1cticamente].<\/p>\n

\"Colisi\u00f3n

CMS\/ CERN <\/span><\/a> Colisi\u00f3n de protones en el LHC que puede haber generado el bos\u00f3n de Higgs: la masa de la part\u00edcula es sumamente sensibleCMS\/ CERN <\/span><\/p><\/div>\n

Pero cuando se postul\u00f3 el modelo todav\u00eda no se hab\u00eda descubierto la materia oscura.<\/strong>
\nS\u00ed, eso mismo. En el Modelo Est\u00e1ndar, los neutrinos forman parte de la materia oscura, pero una parte m\u00ednima. Debe haber algo m\u00e1s. A decir verdad, no tenemos una idea clara de cu\u00e1l puede ser la composici\u00f3n de la materia oscura. Puede estar formada por una part\u00edcula, por muchas part\u00edculas, por part\u00edculas masivas que interact\u00faan d\u00e9bilmente, las Wimps [siglas en ingl\u00e9s de weakly interacting massive particles, por ahora s\u00f3lo una propuesta te\u00f3rica]. Puede estar formada por los axiones [hipot\u00e9ticas part\u00edculas elementales], que existir\u00edan para explicar algunos problemas de cromodin\u00e1mica cu\u00e1ntica dentro del Modelo Est\u00e1ndar. En s\u00edntesis, no sabemos de qu\u00e9 est\u00e1 hecha la materia oscura. S\u00f3lo sabemos que est\u00e1 ah\u00ed. Si no estuviera, no sabr\u00edamos explicar mucho de lo que vemos en la astrof\u00edsica.<\/p>\n

\u00bfLos neutrinos constituyen un problema grande para el Modelo Est\u00e1ndar?<\/strong>
\nPodemos decir que est\u00e1n m\u00e1s o menos dentro del Modelo Est\u00e1ndar. Est\u00e1n previstos, pero sin masa. Como hoy en d\u00eda sabemos que tienen una masa muy peque\u00f1a, es posible que esa masa, y solamente la de los neutrinos, no provenga totalmente del bos\u00f3n de Higgs. La masa de todas las part\u00edculas proviene del Higgs, pero es posible que otro mecanismo contribuya a dotar de masa a los neutrinos. Asimismo, de acuerdo con el Modelo Est\u00e1ndar, los neutrinos s\u00f3lo podr\u00edan ser de mano izquierda. Pero actualmente sabemos que los neutrinos tienen masa y, para que sus oscilaciones ocurran, tambi\u00e9n deben existir los de mano derecha. Se dice que los neutrinos de mano izquierda cuando la direcci\u00f3n de su esp\u00edn y la de su propagaci\u00f3n son opuestas y de mano derecha si la direcci\u00f3n del esp\u00edn y la de la propagaci\u00f3n son iguales.<\/p>\n

\u00bfEsa idea de que podr\u00eda haber otras formas de dotar de masa a las part\u00edculas valdr\u00eda para todos los tipos de neutrinos?<\/strong>
\nSupongamos que existan solamente los tres neutrinos que actualmente conocemos, el del electr\u00f3n, el del mu\u00f3n y el del tau. Es posible que la masa de esos tres neutrinos provenga en parte del mecanismo de Higgs y en parte de otra cosa. Existe una raz\u00f3n para pensar as\u00ed. Puede ser que los neutrinos de mano derecha, en lugar de ser muy leves, tal como se cree, sean muy pesados. En ese caso, ser\u00eda necesario un mecanismo distinto al de Higgs para generar esa masa. La idea de los neutrinos de mano derecha pesados ya es un tema que va m\u00e1s all\u00e1 del Modelo Est\u00e1ndar.<\/p>\n

\u00bfLa propia masa del bos\u00f3n de Higgs tambi\u00e9n crea nuevos problemas?<\/strong>
\nExiste un problema conceptual: la masa del Higgs [alrededor de 125 gigaelectronvoltios (GeV)] es sumamente sensible a cualquier f\u00edsica nueva que sea relevante a escalas mucho menores que aqu\u00e9llas que hemos probado. Debido a ello, debemos ajustar n\u00fameros gigantes para que las cosas funcionen en el Modelo Est\u00e1ndar. Desde el punto de vista te\u00f3rico, esa soluci\u00f3n es un poco inc\u00f3moda. No es muy elegante. Tampoco sabemos por qu\u00e9, comparativamente, una part\u00edcula como el neutrino tiene el tama\u00f1o de una hormiga mientras que otra, como el cuark cima, ser\u00eda el equivalente a una ballena azul. Y entre esos dos extremos est\u00e1n todos los fermiones. \u00bfQu\u00e9 genera tanta diferencia? Debe haber una forma de explicar eso, algo que el Modelo Est\u00e1ndar no hace. Puede ser que estemos totalmente equivocados, pero esas cuestiones nos llevaron a pensar en teor\u00edas supersim\u00e9tricas y otras propuestas que van m\u00e1s all\u00e1 del Modelo Est\u00e1ndar.<\/p>\n

\"Simulaci\u00f3n

Illustris Collaboration<\/span><\/a> Simulaci\u00f3n de materia oscura (en azul<\/em>) y gas (en anarajado<\/em>): sin explicaci\u00f3n en el Modelo Est\u00e1ndarIllustris Collaboration<\/span><\/p><\/div>\n

\u00bfQu\u00e9 son esas teor\u00edas?<\/strong>
\nDesde mi doctorado, hace m\u00e1s de 25 a\u00f1os, he venido trabajando con teor\u00edas supersim\u00e9tricas. Hay dos grandes ramas de teor\u00edas supersim\u00e9tricas. Una de ellas aspira a extender las simetr\u00edas entre los bosones y los fermiones [cada fermi\u00f3n conocido tendr\u00eda un hipot\u00e9tico bos\u00f3n como socio supersim\u00e9trico, con la misma masa y dem\u00e1s caracter\u00edsticas, y cada bos\u00f3n ya descubierto ser\u00eda complementado por un respectivo fermi\u00f3n]. Es una idea sumamente elegante y se encaja bien con la teor\u00eda de cuerdas [esa teor\u00eda sostiene la idea de que todas las part\u00edculas elementales ser\u00edan a decir verdad peque\u00f1as cuerdas que vibran, y que podr\u00edan existir hasta 26 dimensiones del espacio-tiempo y m\u00faltiples universos]. Pero para que todo funcionara bien en ella, deber\u00edamos haber encontrado algunas part\u00edculas supersim\u00e9tricas a energ\u00edas no muy arriba de aqu\u00e9llas con las cuales trabaja el Grande Colisionador de Hadrones, el LHC [situado en el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares, el Cern]. Hace diez a\u00f1os empec\u00e9 a trabajar con otra rama, paralela a la supersimetria: la de los llamados modelos compuestos. En esas teor\u00edas, todo funciona seg\u00fan el Modelo Est\u00e1ndar hasta un determinado nivel de energ\u00eda. Arriba de un cierto punto, mil veces mayor que la masa del bos\u00f3n de Higgs, existen interacciones fuertes y todo cambia. En ese caso, el bos\u00f3n de Higgs, en lugar de ser una part\u00edcula escalar fundamental, estar\u00eda compuesto por otras part\u00edculas.<\/p>\n

\u00bfHabr\u00eda entonces m\u00e1s part\u00edculas como el bos\u00f3n de Higgs?<\/strong>
\nS\u00ed, habr\u00eda part\u00edculas hermanas. A decir verdad, se las denomina Higgs adicionales. En las teor\u00edas supersim\u00e9tricas, puede haber varios Higgs y no s\u00f3lo uno. En este momento, existen muchas opciones de teor\u00edas, algunas mejores que otras; algunas acomodan mejor a la materia oscura, por ejemplo. Lo importante es que hoy en d\u00eda sabemos cu\u00e1l es la masa del bos\u00f3n de Higgs y tambi\u00e9n como interact\u00faa con todas las part\u00edculas conocidas del Modelo Est\u00e1ndar. Con esta informaci\u00f3n, podemos d\u00e1rnoslas de detectives y ver qu\u00e9 teor\u00edas funcionan mejor. En cada teor\u00eda que va m\u00e1s all\u00e1 del Modelo Est\u00e1ndar, la forma de interacci\u00f3n del bos\u00f3n de Higgs con esas part\u00edculas difiere un poco. En toda esa pl\u00e9tora de teor\u00edas, hay algunas que son m\u00e1s lindas que otras. Algunas son muy complicadas y prev\u00e9n muchas otras part\u00edculas. Y algunas de esas part\u00edculas deber\u00edan ser vistas en el LHC. Al elegir una teor\u00eda, la forma de interacci\u00f3n del bos\u00f3n de Higgs con las otras part\u00edculas cambia y tambi\u00e9n la cantidad de nuevas part\u00edculas, incluso la cantidad de nuevos Higgs.<\/p>\n

\u00bfEsos nuevos Higgs deber\u00edan interactuar con esas part\u00edculas desconocidas?<\/strong>
\nS\u00ed y tambi\u00e9n con las part\u00edculas ya conocidas. Se est\u00e1 haciendo una b\u00fasqueda de todas esas nuevas part\u00edculas: higgs, fermiones y bosones extras. El LHC ya las ha buscado bastante y plante\u00f3 muchas restricciones a nuestras previsiones. Por ejemplo, hoy en d\u00eda se cree que nuevos fermiones deben estar arriba de un teraelectronvoltio (TeV) de energ\u00eda. Siempre que alguien piensa en extender las teor\u00edas para explicar el Universo, me parece b\u00e1rbaro. Pero, como te\u00f3rica, pongo todo lo que me gustar\u00eda poner en mi modelo y veo qu\u00e9 habr\u00eda que observar para sostenerlo. Si no lo encuentro, el modelo se cae. Cuando en 1999 estaba en el LEP [el Gran Colisionador de Electrones y Positrones, el antiguo acelerador del Cern, que precedi\u00f3 al LHC], ya se sab\u00eda que o bos\u00f3n de Higgs deb\u00eda estar entre 114 y 200 GeV.<\/p>\n

Usted es una cient\u00edfica que hizo su carrera en un \u00e1rea dominada por varones. \u00bfActualmente es m\u00e1s f\u00e1cil para las mujeres destacarse en la f\u00edsica?<\/strong>
\nCuando yo empec\u00e9 no hab\u00eda mujeres en mi \u00e1rea en las cuales inspirarme. Actualmente esa situaci\u00f3n ha cambiado. Mis alumnas ya cuentan con investigadoras que pueden servirles de modelo a ellas. Por ejemplo: yo soy amiga de Fabiola Gianotti [una f\u00edsica italiana que este a\u00f1o se convirti\u00f3 en la nueva directora general del Cern]. Me parece importante contar con m\u00e1s mujeres en el \u00e1rea, pero no se puede contratar a una investigadora solamente porque es mujer. Hay que contratar a alguien cuando es bueno. Hoy en d\u00eda muchos comit\u00e9s cient\u00edficos pretenden que el 30% de sus miembros corresponda a mujeres. Eso es bueno; pero, como a\u00fan somos pocas, siempre terminan llamado a las mismas para integrar una cantidad muy grande de comit\u00e9s.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Los desaf\u00edos de las teor\u00edas de la f\u00edsica de part\u00edculas","protected":false},"author":13,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[101],"class_list":["post-228766","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/228766","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=228766"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/228766\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=228766"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=228766"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=228766"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=228766"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}