De la complejidad a la simplicidad o de la simplicidad a la complejidad parecen ser dos de los caminos usualmente más recorridos por los físicos que miran (no con sus propios ojos, claro) la estructura básica de la materia, esperando encontrar allí, en un mundo de partículas bastante exóticas, los ladrillos sobre los que se edifica prácticamente todo. Hace mucho quedó atrás la idea de que todas las cosas están constituidas por átomos indivisibles. Hoy, los científicos, podría decirse, ven la materia como una cebolla, compuesta por más de una capa, o como un juego de cajas chinas, unas dentro de otras, que no se sabe dónde termina. Hasta el punto de que para abrir cada una de estas cajas los sentidos humanos ya son obsoletos. En cambio, los físicos juegan con gigantescos ciclotrones donde aceleran protones y electrones hasta hacerles alcanzar enormes energías, los estrellan contra un objetivo, y luego analizan los escombros. Y a veces, se llevan algunas sorpresas.
Hace unas semanas ocurrió justamente eso. Un equipo de físicos encontró una nueva partícula subatómica, a la que bautizaron como Ds (2317) y que, al parecer, es bastante caprichosa: ni su peso ni su tiempo de vida (o sea, lo que tarda en desintegrarse) coinciden con los que la teoría (hace años) había previsto.
Marcello Giorgi de la Universidad de Pisa (Italia) y su grupo de investigación se topó con la extraña partícula luego de que hicieron estrellar en el Standford Linear Accelerator Center (SLAC) de California (Estados Unidos) electrones y positrones (los positrones son, en el mundo de la antimateria, el equivalente de los electrones; o dicho de otro modo, son las antipartículas correspondientes a los electrones). Y luego, el detector BaBar (cuyo nombre es, curiosamente, el mismo del de un dibujo animado) registró las partículas creadas como resultado de la colisión. Allí, entre los restos, estaba Ds (2317), la nueva vedette de la física, que está formada por un quark y un antiquark (los quarks son las partículas que en tríos forman protones y neutrones).

Las particulas del señor Joyce
La búsqueda de los componentes fundamentales de la materia no se detiene: no ocurrió ni en 1897 cuando el físico inglés J. J. Thompson descubrió el electrón, ni en 1919 cuando Ernest Rutherford se topó con el protón (partícula de carga positiva que integra el núcleo del átomo), y tampoco en 1932 cuando James Chadwick encontró el neutrón (partícula casi idéntica al protón pero sin carga, que también integra el núcleo atómico). En 1963, los físicos Murray Gell-Mann y George Zweig predijeron, trabajando por separado, que incluso los protones y neutrones estaban compuestos por partículas más pequeñas. Gell-Man, además de físico, era por entonces aficionado a la literatura y a las aves, y vio la oportunidad de combinar sus dos amores. Así, pues, releyendo la novela Finnegan’s Wake, de James Joyce, encontró el nombre de las nuevas y diminutas partículas en una frase: “Three quarks for muster mark” (libro segundo, capítulo cuarto, canción inicial), que combinaba no sólo a uno de sus autores favoritos sino también el sonido “quark” que hacen los cuervos y fonéticamente el “kwork” que emiten las gaviotas. Así adquirieron su nombre los quarks.
Como era de esperar, se los siguió estudiando. Hasta ahora se identificaron seis tipos de quarks (y, naturalmente, seis “antiquarks”, ya que toda partícula tiene su antipartícula) a los que se les pusieron raros nombres: “arriba”, “abajo”, “extraño”, “encanto”, “verdad” y “belleza”. Así, por ejemplo, un protón está formado por dos quarks “arriba” y uno “abajo”; un neutrón, por dos “abajo” y uno “arriba”. Toda la materia de la que está compuesta la Tierra, nosotros, en fin, todo, está formada solamente de quarks “arriba” y “abajo”, que son los que están en la naturaleza libremente; los demás hay que fabricarlos en aceleradores.
Pero el juego caprichoso de nombres sigue: las interacciones entre los quarks están determinadas por el “color” y el “sabor” (no el sabor y color como lo entendemos en la vida cotidiana sino que son una especie de “carga quárkica”). Las actuales estimaciones indican que la partícula Ds (2317) está formada por un quark “encanto” y un antiquark “extraño”.

Quarks hasta en la sopa
Para los físicos de partículas no es muy raro encontrar nuevos ejemplares de este mundo infinitesimal. Hay catálogos llenos con este tipo de combinaciones de quarks. Esta vez no fue diferente: la existencia de Ds (2317) no es una sorpresa. Pero su masa, sí: es más pequeña de lo esperado. Según la teoría, Ds (2317) debería tener una masa de 2500 mega electronvolts (las unidades que los físicos utilizan para describir tanto la masa como la energía de partículas, y que equivalen más o menos a 10-33 gramos). Sin embargo, ocurre que la partícula encontrada es 10 por ciento más ligera: pesa sólo 2317 mega-electronvolts.
“La partícula que se encontró tiene una vida media mucho más larga -algo menos que un millonésimo de segundo– y una masa bastante más baja de lo que se esperaba teóricamente, a tal punto que hace dudar de que realmente sea lo que se esperaba”, comentó a Futuro el físico Ricardo Piegaia, de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA. “O está mal la teoría o se ha encontrado un bicho distinto que nadie esperaba”.
Lo interesante de la investigación, que se publicó en Physical Review Letters, es, según los físicos, averiguar por qué Ds (2317) es como es (y no como debería ser), lo que a su vez permitirá avanzar en el conocimiento de una de las cuatro fuerzas básicas de la naturaleza, la fuerza nuclear fuerte que atrae a los quarks, ata a los protones y a los neutrones, y mantiene unido al núcleo atómico (las otras tres fuerzas de la naturaleza son la gravitacional, la electromagnética y la nuclear débil).
Quarks... En realidad, estas pequeñísimas porciones de casi nada merecen un buen trato (para compensar los estrambóticos nombres que les encajaron) y, por qué no, cierto reconocimiento: después de todo son, junto a otras particulejas llamadas leptones (entre ellas, los electrones), las unidades constitutivas del universo.