¿Cómo puede haber una partícula tan elemental que no esté compuesta de otras cosas aún más elementales, hasta el infinito?

Déjame probar esto.

Es cierto que a principios del siglo XX acabamos de hablar de un átomo y pronto descubriríamos su subestructura, que estaba hecha de protones, neutrones y electrones. Luego, terminamos con mesones, y luego estaban los quarks y la gran cantidad de bosones que median en las fuerzas fundamentales. Hay una gran cantidad de partículas que hemos descubierto realmente.

¿Significa todo esto necesariamente que tenemos una subestructura infinita ilimitada compuesta de más y más subpartículas? No

La mejor descripción del ‘mundo de los pequeños’ que tenemos hoy es el Modelo Estándar de Física de Partículas. Este modelo tabula claramente el conjunto de partículas fundamentales que son suficientes para explicar todas las fuerzas fundamentales que conocemos, salvo principalmente la necesidad de conciliar con la relatividad general misma. Cualquier otra subestructura que deseemos postular para los quarks, electrones y algunos de los bosones mediadores será puramente metafísica, innecesaria y sin consecuencias observables. En este sentido, estas son partículas verdaderamente fundamentales sin más subestructura.

Pero se vuelve más interesante si uno mira más allá del Modelo Estándar. En primer lugar, la lista de partículas podría no estar completa. Si existe supersimetría, terminamos con el doble del número de partículas, pero eso no cambia el hecho de que algunas de estas continúan siendo partículas fundamentales sin subestructura. Aún más fascinante es considerar la premisa de la teoría de cuerdas, donde las partículas son meras manifestaciones de oscilaciones de objetos unidimensionales (cuerdas). En cierto sentido, esta es una subestructura más fundamental para las partículas, pero incluso aquí, uno no terminaría en modos de oscilación (partículas) que son más fundamentales que los modos de oscilación más básicos (partículas fundamentales).

En resumen, sí, sabemos que hay partículas fundamentales sin más subestructura significativa . La pregunta de “por qué esto es así” solo nos lleva a un balbuceo metafísico inútil. Sabemos que es así, porque nuestras observaciones nos muestran exactamente eso.

El bosón de Higgs no da masa a todas las partículas. Algunas partículas tienen masa independiente del campo de Higgs. Todas las partículas tienen masas en reposo que se magnifican por el campo de Higgs.

¿Por qué crees que las partículas no pueden tener un espacio vacío en ellas? Tal vez más allá de la longitud de planck, es solo un espacio vacío. Y esto no es imposible.

Bueno, definitivamente es posible. De hecho, es la forma en que está compuesto todo nuestro universo.
Esta forma de pensar se llama pensamiento reduccionista. Siempre intentas profundizar en todo. De grande a pequeño. De complejo a simple (condición aplicada).

Cuando las personas comenzaron a “estudiar” el mundo que les rodeaba, identificaron cada objeto tal como es. Más tarde se dieron cuenta de que algo siempre está hecho de algo. Y que generalmente puede reducir lo grande a pequeño y, al mismo tiempo, puede arrastrar lo pequeño a grande.

Y así sigue así. Cuando alguna vez desglosas cosas, siempre obtienes parte de ellas. Lo descompones aún más y obtendrás más piezas más pequeñas. Rómpelo más, y llegará un momento en que no serán completamente visibles para nuestros ojos. Luego tienes que ser ayudado con la máquina para ver estas partículas.
Por supuesto, debe tener un material que pueda romper, como calk, ladrillos, etc. Para otros materiales, puede derretirlos, quemarlos o hacer lo que pueda, siempre lo rompería en pedazos cada vez más pequeños.

Ve más allá y encontrarás que todo el universo está formado por una pequeña partícula tan pequeña que llamamos electrón, protón, neutrón. Ahora la investigación nos ha demostrado que estas partículas fundamentales están compuestas de partículas más pequeñas llamadas quarks. Y para agregar a la complejidad, la mecánica cuántica dice que no hay “cosas” reales como tal. No voy a entrar en eso.

Para resumir su pregunta, sí, la idea de que el universo está formado por partículas fundamentales es bastante válida.

Antes de preocuparse demasiado por las sub-sub-sub-partículas, recuerde que las partículas realmente no existen, en realidad todo es función de onda.