unha das principais inc—gnitas: o confi- namiento dos quarks.
Unha segunda inc—gnita funda- mental Ž o problema das masas, Ž dicir, c—mo adquiren as part’culas as sœas masas e en concreto os quarks e as par- t’culas de gauge, como W±, Zo. O pro-
blema das masas das part’culas gauge pœxose de relevo desde o comezo da sœa formulaci—n. Nun seminario, en Princeton en 1955, sobre as teor’as de
Yang-Mills, Yang foi requirido varias veces por Pauli sobre o dito problema; o seminario interrompeuse e s— prose- guiu debido ‡ insistencia do anfitri—n Oppenheimer. Ser’a quince anos des- pois cando Higgs e, independentemen- te, Brout e Engels, propuxeron o meca- nismo de Ôrotura espont‡nea da simetr’aÕ, introducindo a(s) part’cula(s) de spin cero, chamada de Higgs, e o campo asociado a ela. A busca do Higgs Ž un dos principais obxectivos e desaf’os que ten a F’sica de part’culas elementais e unha das raz—ns polas que Europa, coa colaboraci—n dos Estados Unidos e Xap—n, aprobou adapta-lo acelerador de 27 quil—metros de per’- metro, actual LEP (gran colisionador electr—n-positr—n) para que se puide- sen acelerar hadr—ns, transform‡ndose no LHC (gran colisionador de hadr—ns) que colisionar‡ hadr—ns cunha enerx’a ata 7.1012ev contra hadr—ns coa mesma
enerx’a. ÔCazarÕ o Higgs ou demos- tra-la sœa non existencia pode ensinar- nos a comprender quŽ Ž a masa. Macroscopicamente, Newton estable- ceu quŽ Ž a resistencia (inercia) que te–en os corpos — cambio de move- mento. ÀComo se xera esta resistencia microscopicamente? Un ministro de investigaci—n do Reino Unido ofreceu hai uns anos unha botella de champa–a decente a quen, nunha p‡xina, lle explicara quŽ Ž a part’cula Higgs e por quŽ se quere atopar, mesmo gastando gran cantidade de di–eiro dado que se ti–a que constru’-lo LHC. A explicaci—n ti–a de ser comprensible para un avo- gado como era el. Un dos ga–adores da oferta, D. Miller, deu a seguinte expli-
caci—n de c—mo a part’cula Higgs actœa para que as part’culas te–an masa e c—mo o mesmo adquire masa: conside- remos un c—ctel ofrecido a unha colec- tividade, por exemplo, membros do partido conservador. O sal—n est‡ cheo, coas persoas uniformemente reparti- das. En cada sitio hai alguŽn. O campo asociado ‡ part’cula Higgs ten un valor no espacio. Neste caso Ž constante, Ž o mesmo xa sexa nun lugar ou noutro, posto que hai o mesmo nœmero de xente en calquera lugar. De repente entra Margaret Thatcher. A medida que ela vai pasando polo sal—n, os admira- dores forman unha aglomeraci—n local arredor dela. Esta aglomeraci—n au- menta a inercia a deixar de moverse. Ela non pode pasar porque hai moitos que van detr‡s. Noutras palabras, ela adquire masa. Igualmente se houbese un rumor entre os asistentes, sen nece- sidade de que estivese Margaret Thatcher, provocar’anse aglomeraci—ns provocando resistencia a que deixase de propagarse o rumor. O mesmo cam- po asociado ‡ part’cula de Higgs ad- quire masa.
Mediante esta analox’a simple descr’bense dœas das ideas fundamen- tais: as part’culas te–en diferente masa porque interaccionan de forma distinta co campo asociado ‡ part’cula de Higgs que impregna todo o espacio. A maior interacci—n, maior masa. A se- gunda idea fundamental Ž a rotura espont‡nea da simetr’a. î principio hai a mesma densidade de persoas en cal- quera sitio do sal—n. ƒ unha simetr’a perfecta. Despois, aparecen as aglome-
raci—ns, rompe a simetr’a. Esa rotura d‡ lugar a que as part’culas adquiran diferente masa. A diferenciaci—n non se pode dar doutra maneira que rompen- do a simetr’a. Unha part’cula s— pode ser ela mesma e diferente das outras, porque hai unha rotura da perfecci—n, da orde da simetr’a.
Un terceiro problema na F’sica de Part’culas Ž o desco–ecemento te—rico que se ten sobre toda unha serie de constantes e par‡metros, como a velo- cidade da luz c, a constante de Planck h, a constante de gravitaci—n universal G, a carta do electr—n e, etc. Incluso en teor’as ambiciosas, como a que unifica as interacci—ns electromagnŽticas e dŽbiles, aparecen constantes non esta- blecidas teoricamente e o seu valor s— Ž determinado experimentalmente. Ten- se especulado que o valor desas cons- tantes Ž ese e non outro porque se non non poder’a haber vida intelixente na Terra. ƒ o famoso principio antr—pico. Non imos entrar a discutir aqu’ ese principio. M‡is ambiciosa fisicamente Ž a busca dunha teor’a que unifique t—dalas interacci—ns, a electromagnŽti- ca-dŽbil, a forte e a gravitatoria, na que queden determinadas t—dalas constan- tes e par‡metros dentro da mesma teo- r’a. Ser’a unha teor’a do todo. Hoxe en d’a, unha esperanza desa teor’a consti- tœena as Teor’as de supercordas, que poden engloba-la chamada supersime- tr’a, simetr’a na que clasifican no mesmo grupo fermi—ns e bos—ns.
Non cabe dœbida de que estes tres problemas fundamentais far‡n que a busca da elementalidade sexa no sŽcu-
lo XXI tan apaixonante como o foi no sŽculo XX e que estea chea de insospei- tadas sorpresas como sucedeu neste œltimo.
Algœn lector poder’a estar pen- sando: Àpara que serve todo isto? ƒ a pregunta que fixo o ministro de Facenda brit‡nico e ilustre economista Gladstone — f’sico Michael Faraday no sŽculo XIX. A resposta foi: ÒNon o sei, pero seguro que os seus sucesores cobrar‡n impostos por isoÓ. Efec- tivamente, Faraday acababa de descu- bri-la inducci—n electromagnŽtica, clave para o funcionamiento dos moto- res elŽctricos, entre outras cosas.
Igualmente, no noso caso o fun- damental foi o impresionante avance no co–ecemento do m‡is pequeno. Indirectamente tamŽn foi a orixe de important’simos instrumentos aplica- dos a moi diversos campos. A busca do elemental deu lugar historicamente a mœltiples aplicaci—ns. A xeito de exem- plo citŽmo-lo descubrimento dos raios X, o esc‡ner, a resonancia magnŽtica nuclear, o squid (dispositivo supercon- ductor de interferencia cu‡ntica), a tec- nolox’a de baleiro, as melloras no trata- mento de datos, a arquitectura de ordenadores, a rede www, a electr—nica de alta velocidade e un longo etcŽtera que sen ningunha dœbida reverteu en beneficio da Humanidade. Sendo todo isto importante, no Ž comparable co feito de que a Humanidade continœe buscando alŽn, no m‡is pequeno e no m‡is grande, seguindo o impulso ini- cial que lle permitiu sa’r dos bosques tropicais e propagarse pola Terra toda.
BIBLIOGRAFÍA
(1) Close, F., La cebolla c—smica, Bar- celona, Edit. Cr’tica, 1988.
(2) Braun, M., ÒAs part’culas elemen- tais e as sœas interacci—nsÓ,
Revista Galega do Ensino, 25, 1999,
29-44.
(3) Pajares C., ÒOs raios c—smicosÓ,
Revista Galega do Ensino, 27, 2000,
73-85.
(4) Zas, E., Revista Espa–ola de F’sica 10, 2, 1996, 4-10.
(5) Cronin, J., T. K.Gaisser e S. P. Swor- dy, Investigaci—n y Ciencia, marzo 1997.
(6) Tagle, J. A., La fusi—n nuclear, Madrid, Edit. Debate, 1995. (7) Twentieth Century Physicsc, Vol. I, II,
III, Inst. Of Physics Publishing and American Instituye of Phy- sics Press, Bristol e Nova York, 1995.
(8) Pajares, C., ÒÀDe que est‡n feitas as cousas? As part’culas elemen- taisÓ, Revista Galega do Ensino, 16, maio 1997, 31-48.
(9) Steinberger, J., C. N. Yang, A. Capella, D. Fern‡ndez de La- bastida e M. B‡ez, en Estructuras
del Universo, Edit. Univ. Santiago
de Compostela, 1994.
(10) Pajares, C., De lo m‡s peque–o a lo
m‡s grande del Universo, Santiago
de Compostela, Ed. Compostela, 1996.
Revista Galega do Ensino-ISSN: 1133-911X- Nœm. 28 - Outubro 2000
* Catedrático de Física Teórica.