¿Por qué seguimos encontrando más y más partículas nuevas? ¿No es una señal de que estamos haciendo algo mal?

Creo que este es un buen ejemplo del teorema de incompletitud de Gödel. El teorema dice, en resumen, que cualquier sistema formal axiomático (rico en aritmética) tendrá (infinitamente) declaraciones que son verdaderas pero no demostrables dentro del sistema.

Entonces, si construimos una teoría formal para representar partículas cuánticas, por ejemplo, surgirán de las declaraciones del sistema que corresponden a fenómenos cuánticos, partículas o interacciones, por ejemplo, para las cuales el sistema formal es lógicamente incapaz de predecir de antemano.

Por lo tanto, no importa cuán inteligentes sean los físicos, y no importa cuán poderosas sean las teorías matemáticas que construyen para modelar el mundo (cuántico), siempre habrá sorpresas y nuevos fenómenos que nunca podrán predecir matemáticamente. Ver el artículo de Stephen Hawking: “Godel y el fin del universo”.

Pero esta es la belleza de la ciencia, ¿no?

Es cierto que hay un zoológico de partículas (compuestos o elementales), sin embargo, este número se reduce a solo una docena de “partículas elementales” en el Modelo Estándar y, aún más, algunas de ellas fueron predichas teóricamente con éxito. Es un gran logro por cualquier medio. Por cierto, no se han encontrado nuevas partículas, solo algunos mecanismos y estados ligados del modelo existente se entendieron mejor.

Solo para mencionar aquí que hay otros modelos “extendidos” que modelan con éxito algunas partículas “elementales”, pero estos no serán ampliamente aceptados por la comunidad científica hasta que su “integración” en el modelo satisfaga una gama más amplia de cálculos. Por ejemplo, he leído sobre un modelo que trata el bosón de Higgs como un par superior de quark-antiquark y predijo con precisión la energía de este bosón (¡antes de que se hicieran las mediciones reales!) E incluso las propiedades de alguna otra partícula al mismo tiempo . De todos modos, los cálculos matemáticos detrás de estos se están volviendo muy simples para futuras investigaciones.

Sin embargo, el modelo no es perfecto ni es la última palabra en física de partículas. Tampoco significa que algunas “partículas” en el modelo sean otra cosa que un parámetro de modelado de un mecanismo que no entendemos bien (o completamente, diría). En mi opinión personal, el principal obstáculo es nuestra interpretación casi completa del espacio-tiempo . Esto en sí mismo induce una serie de otros “defectos” conceptuales (campos, por ejemplo), lo que dificulta o incluso imposibilita el progreso en esta área. La forma más probable de superar esto es utilizar un tipo de espacio discreto que se “proyecte” en nuestro espacio-tiempo macroscópico, mientras que un solo elemento discreto (“partícula”) en ese “espacio” sería algo extremadamente simple (girar hacia arriba o hacia abajo) , 0 o 1, o incluso solo 1s) por razones de simplicidad . Sin embargo, estamos tan acostumbrados a nuestras herramientas matemáticas bien desarrolladas limitadas a espacios lineales y ecuaciones diferenciales que hacen que salir de la física ordinaria y sus conceptos arraigados como el espacio-tiempo sea tan difícil, sin embargo, no tenemos nada mejor en este momento.

El LHC funciona aplastando átomos a velocidades increíblemente altas. Estas partículas se fusionan y pueden formar cualquier cantidad de partículas que estaban alrededor del universo desde el Big Bang en adelante.

Algunos de estos:

Si el LHC encuentra nuevas partículas subatómicas, presta evidencia a una teoría conocida como supersimetría. La supersimetría plantea que todas las partículas en el modelo estándar deben tener un “súper compañero” en la sombra que gire en una dirección ligeramente diferente.

Los científicos nunca han visto una de estas partículas supersimétricas, pero les encanta. La supersimetría podría resolver claramente algunos de los mayores problemas que molestan a los físicos en este momento.

Como:

1) Nadie sabe qué es la materia oscura

Una de estas partículas podría ser lo que los científicos llaman “materia oscura”, que se teoriza para formar el 27 por ciento del universo. Pero nunca hemos visto materia oscura, y eso deja un gran vacío en nuestra comprensión de cómo se formó y existe el universo hoy.

“Podría ser que una partícula sea responsable de la materia oscura”, explica Cranmer. Suficientemente simple.

2) El bosón de Higgs es demasiado ligero.

El descubrimiento de Higgs fue un triunfo increíble, pero también contenía un misterio por resolver. El bosón, a 126 GeV (giga voltios de electrones), era mucho más ligero que el modelo estándar y las matemáticas de la mecánica cuántica sugieren que debería serlo.

¿Por que eso es un problema? Porque es una arruga ser resuelta en nuestra comprensión del universo. Sugiere que el modelo estándar no puede explicar todo. Y los físicos quieren saberlo todo .

En 20 años, si el LHC no encuentra partículas nuevas, podría haber una razón simple: estas partículas son demasiado pesadas para que el LHC las detecte.

Esto es básico E = mc² Einstein: cuanta más energía en el acelerador de partículas, más pesadas son las partículas que puede crear. El LHC es el acelerador de partículas más poderoso en la historia del hombre, pero incluso tiene sus límites.

Entonces, ¿qué harán los físicos? ¿Construir un colisionador de partículas aún más grande e incluso más impactante? Esa es una opcion. Actualmente hay planes preliminares en China para un colisionador del doble del tamaño del LHC. La construcción de un colisionador más grande podría ser una venta más difícil para las agencias de financiación internacionales. El LHC fue financiado en parte debido a la búsqueda para confirmar el Higgs. ¿Realmente los gobiernos gastarán miles de millones en una máquina que puede no producir ideas épicas?

Una palabra | Los físicos se enfrentan a su “escenario de pesadilla”. ¿Qué sugiere la ausencia de nuevas partículas sobre cómo funciona la naturaleza? Sea como sea …

Si. ¡Algo está mal! Es una vergüenza para la ciencia que la proliferación de partículas inestables / temporales se haya producido desde la década de 1920 y continúe hasta la fecha. La naturaleza no es así, solo nuestra comprensión de la naturaleza es tan confusa. La naturaleza comienza de manera simple y permite que la combinación de esas entidades básicas cree lo que vemos, sentimos y usamos.

Esa es la base de MC Physics en MC Physics Home. Se postula que las monocargas (tipo de carga singular y fuerza) causan toda la fuerza (electrostática) y forman toda la materia en el Universo. Las monocargas forman las partículas elementales básicas de fotones, neutrinos, electrones y varios quarks. Esas partículas elementales y mono-cargas forman todas las partículas compuestas de protones, en átomos, en moléculas, toda la materia.

La respuesta corta es, no, no hay nada malo, las viejas teorías como la relatividad y la mecánica cuántica no son perfectas.

En las últimas décadas, la física ha encontrado numerosos problemas y preguntas sin respuesta. Los problemas y las preguntas sin respuesta están relacionados con la física de partículas y la astrofísica.

En general, las preguntas para las que la física moderna no tiene respuestas, y los físicos creen que se debe a la incapacidad de las teorías. Por ejemplo ver:

El amanecer de la física más allá del modelo estándar

PROBLEMAS FUNDAMENTALES NO RESUELTOS EN FÍSICA Y ASTROFÍSICA

Los misterios no resueltos de la física: Life the Universe y algunos otros fragmentos. Parte 1.

No. Casi todas estas partículas nuevas son inestables y se descomponen en partículas más estables en una fracción de segundos, que son muy pocas. Incluso el neutrón no es estable y se transforma constantemente en protones y electrones.

Mientras nuestros hallazgos sean consistentes con nuestras teorías, estamos haciendo un trabajo increíble. Pero si encontramos algunas partículas que no están en el modelo de nuestras teorías, entonces también hicimos un gran trabajo demostrándonos que estamos equivocados y así continuamos encontrando nuevas y mejores teorías.

Estamos haciendo un trabajo increíble en ambos sentidos. La experimentación nunca es algo malo.

Si está obteniendo nuevos datos, entonces no puede estar demasiado equivocado. Quizás el modelo esté poco desarrollado, o quizás el universo no sea simple. Pero la información es valiosa.