En su momento, el bosón de Higgs era una partícula hipotética. También lo fue el fotón o los bosones W y Z. Todas ellas encajaban en el modelo estándar de la física de partículas. Una teoría que con el paso de los años y las sucesivas mejoras en los aceleradores se ha ido consolidando. Aún así, todavía existen un gran número de partículas subatómicas donde pese a que las teorías predicen su existencia, aún no se han detectado empíricamente.
En este grupo de partículas subatómicas hipotéticas nos encontramos algunas donde existe bastante evidencia y consenso, como el caso del gravitón, hasta otras, como los taquiones, donde únicamente tienen cabida en modelos teóricos con menos apoyo.
Gravitón
Teorizada desde los años 30, el gravitón es la hipotética partícula que sería la encargada de transmitir la interacción gravitatoria. De manera equivalente a como el fotón es la luz o el electrón es la carga negativa, el gravitón sería la partícula que constituye la transmisión de la gravedad.
La teoría cuántica de campos se considera bastante exitosa para describir el universo y en ella se predice la existencia de este bosón que operaría de forma similar al fotón. Su masa estaría por debajo de los 1,6 x 10-66 g, aunque no se descarta que sea totalmente cero. Al portar tan poca energía, su detección es extremadamente complicada.
Una de las posibilidades que se propone es buscarlos en torno a eventos gravitacionales extremos como las fusiones de agujeros negros.
Taquión
El físico Arnold Sommerfeld fue el primero en hablar de ellos a principios del siglo XX, pero no fue hasta 1967 cuando Gerald Feinberg les puso nombre. Es una de las partículas subatómicas hipotéticas más populares en la ciencia ficción, pues su existencia podría implicar que el principio de causalidad se rompe y los viajes en el tiempo serían una posibilidad.
Nos referimos a un taquión como aquella partícula que sería capaz de moverse más rápido que la luz. Una partícula superlumínica que no podría observarse y que, según la Teoría de la Relatividad de Einstein, tendría una masa y tiempo propio imaginarios.
En la teoría cuántica de campos y en algunas versiones de la teoría de cuerdas se establece su existencia, pues matemáticamente hay elementos para ubicar el encaje de estas partículas. En 2011, un experimento del CERN causó un gran revuelo a detectar que un neutrino tau había viajado a una velocidad mayor que la luz. Sin embargo, revisiones posteriores indicaron que se había tratado de una lectura errónea.
Sleptón y squark
La supersimetría, también conocida en inglés por las siglas SUSY, es una extensión del Modelo Estándar de Partículas. Por el momento no se ha comprobado experimentalmente la existencia de esta supersimetría, pero sí es una teoría ampliamente utilizada para explicar algunas propiedades de los bosones y fermiones.
Una de las consecuencias de esta supersimetría es la existencia de "super compañeras". De aquí surgirían los sleptones, los correspondientes a los leptones pero con spin 1, y los squarks, las partículas supercompañeras de los distintos quarks, con spin 0. Entre estos grupos de partículas encontramos toda una serie de partículas hipotéticas nuevas.
Durante los años 80 fue una teoría muy popular, pero la falta de evidencias durante la puesta en marcha del Large Hadron Collider en el CERN ha generado muchas dudas.
Chargino, fotino, wino, zino, gravitino, gluino...
De confirmarse la supersimetría nos encontraríamos ante un gran número de nuevas partículas subatómicas. A la "super compañera" se le suele denominar con un nombre acabado en "-ino", de ahí que tengamos el chargino para los fermiones cargados eléctricamente, el Higgsino para el correspondiente al Bosón de Higgs, el wino para el del bosón W o el fotino, para el fotón.
También se ubica en esta categoría de partículas hipotéticas el neutralino, considerado como un buen candidato de "partícula masiva débilmente interactuante" (WIMP, por sus siglas en inglés). Un tipo de partículas que podría explicar el origen de la materia oscura.
Odderón
Hasta hace unas semanas, el odderón era una partícula hipotética, aunque el LHC del CERN ha confirmado su existencia, 50 años después de su predicción. Se trata de una rara combinación de tres partículas fundamentales.
Simone Giani, portavoz del CERN, explica que el hallazgo "prueba las más profundas ideas de la teoría cuántica de la cromodinámica, sobre todo la que define que los gluones interactúan entre ellos y que un número impar de ellos pueden ser 'incoloros' y con ello ocultar sus interacciones".
Axión
Otro de los candidatos para explicar la materia oscura es el axión. Su existencia fue postulada en 1977 por la teoría de Peccei-Quinn y estaríamos ante una partícula de masa muy pequeña y sin carga eléctrica. Según los teóricos, algunos fotones podrían convertirse temporalmente en axiones. Esto ayudaría a explicar por qué los fotones de alta energía puede evitar ser absorbidos por la radiación de fondo.
Durante las primeras etapas del universo se habrían producido una gran cantidad de estos axiones, pero por el momento estamos lejos de comprobar su existencia. En la Universidad de Washington se encuentra el experimento ADMX que podría detectar si la materia oscura está compuesta por estas hipotéticas partículas.
Camaleón
En el Fermilab, junto a la búsqueda de axiones, también se intentan encontrar indicios de camaleones con el experimento GammeV. Estamos ante una partícula predicha en 2003 por Khoury y Weltman y donde su masa vendría en función de la densidad de energía.
Su existencia ayudaría a explicar la aceleración de la expansión del universo, siendo en este caso una de las partículas candidatas a explicar la energía oscura. Para probar la Teoría del Camaleón se intentó detectarlos en 2010, de manera fallida. Hoy en día se continúan haciendo simulaciones para conocer cómo podrían encajar.
Gravifotón
Según describe la teoría de Kaluza-Klein, una generalización de la relatividad general, el gravifotón sería una partícula análoga al fotón pero resultado del campo gravitacional. Estaríamos ante un "supercompañero" del gravitón. A diferencia de este último, también podría proveer una fuerza repulsiva y por ende una especie de antigravedad.
En 1979, J.Scherk, intentó investigar y modelizar su existencia, pero por el momento se suele englobar al gravifotón como una de las partículas más hipotéticas y sin una base firme sobre la que proseguir su búsqueda.
Bosones X e Y
Los bosones X e Y están predichos por el modelo Georgi-Glashow, un intento de teoría de gran unificación. Se trata de análogos a los bosones W y Z y abrirían la posibilidad a nuevos fenómenos como la desintegración protónica. Estos hipotéticos bosones se acoplarían a los quarks y leptones y permitirían la violación de la conservación del número bariónico. Siguiendo esta teoría, se ayudaría a responder por qué hay un exceso de materia con respecto a la antimateria.
Monopolo magnético
Paul Dirac, padre de la electrodinámica cuántica, no aceptaba la aparente asimetría de las ecuaciones de Maxwell. Debido a esta visión formuló la existencia del monopolo magnético, una hipotética partícula elemental que únicamente contendría un polo magnético y por ende sería el equivalente a la carga magnética.
En los años 70, Gerard 't Hooft y Aleksandr Polyakov describieron los monopolos como resultado de las teorías de la gran unificación. De existir, serían partículas extremadamente masivas.
Si bien su existencia no está demostrada, en los últimos años se han logrado distintos experimentos que han analizado monopolos magnéticos. Tanto en el Gran Colisionador de Hadrones con el experimento MoEDAL ('Monopole and Exotics Detector at the LHC'), en cristales, en el ATLAS, en materia condensada o con el telescopio ANTARES.
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25 comentarios
agtejeo
Joder, mira que no mencionar las (hipotéticas) partículas de Kaluza-Klein (o más bien, los modos K-K para partículas de dimensiones superiores a las que observamos nosotros) que son precisamente el próximo objetivo de el CERN (su descubrimiento, o al menos su acotamiento)...
enmadrid
El gravitón no existe porque la gravedad no es una fuerza.
People tend to hate me 'Cause I never smile
Más allá del modelo estándar, nueva física, bienvenid@s. Buen artículo.
Usuario desactivado
La humanidad es capaz de esto y más, sería fascinante vivir para saber las respuestas a estas cosas... Y ya si le agregamos unos porrillos para inspirarse ni te cuento, podría ayudar a más de un científico
Gustavo Woltmann
Me ha encantado este artículo, muy bien resumido y explicado para aquellos que estamos algo distantes de todo este mundo científico.
mantuano
Agujeros negros + gravitones con origen en ellos... No encaja
perdidos
Se define agujero negro como un cuerpo tan masivo que no deja escapar nada, ni la luz.
¿Entonces como se escapan los gravitones? ¿O la partícula vector de la fuerza de la gravedad?
La solución es que no se escapan, porque no existen.
De hecho, la existencia de los agujeros negros es un corolario de la teoría de la relatividad general precisamente porque no describe ninguna fuerza, describe una perturbación en el espacio tiempo producida por la presencia de una masa.
Y esto es algo que todos los físicos deberían saber, pero claro, ¿Cómo unificas las dos grandes teorías de la física si la gravedad no se puede cuantificar?
¿Cómo es posible una perturbación se propague en el vacío sin un vector?
Los taquiones también son muy interesantes, y mucho más probables que los gravitones aunque suene a broma.
No hay nada que impida su existencia, dado que lo único que se impide es que las partículas con masa no pueden alcanzar la velocidad de la luz, pero no superarla.
O lo que es lo mismo, si cogemos un protón y le damos lo aceleramos hasta la velocidad de luz, nuca podremos alcanzarla y cada vez necesitamos más y más energía. Pero si está muy muy cerca de la velocidad de la luz nada impide que de un salto y pase a un estado taquionico. Estos saltos de un estado de energía a otro son saltos que se dan de forma natural y aleatoria en la naturaleza. Así que hipotéticamente pueden darse.
Eso sí, dudo mucho que el CERN o cualquier otro acelerador de partículas sean capaces de crear taquiones porque la única fuerza de la naturaleza con capacidad para crearlos es en el interior de los agujeros negros.
ondersotomayor
a como lo e visto puede que el graviton sea una particula virtual lo bueno de ser tan poca energetica es que puedes crear propulsores antigravedad y armas de agujeros negros por desgracia
polromeu
Del gravitón al monopolo magnético: las hipotéticas partículas subatómicas que predicen algunas teorías físicas y todavía no hemos encontrado <-- Yo pondría "predichas por algunas teorías físicas y que", ya que parece que sea la partícula que predice, y me falta el "que".