Físicos de la FES Cuautitlán desarrollan nuevas extensiones para el Modelo Estándar
«Los físicos están hechos de átomos. Un físico es un átomo intentando entenderse a sí mismo.”
Michio Kaku
En la actualidad, la mayor parte de nuestro entorno está conformado por aparatos tecnológicos y muy pocas veces somos conscientes de su funcionamiento y su repercusión en nuestra vida diaria. Sin embargo, disciplinas como la física han contribuido a la comprensión de fenómenos naturales y su aplicación en pro del bienestar de la humanidad.
A medida que la sociedad va evolucionando su complejidad es mayor, requiriendo respuestas más precisas y adaptadas a las nuevas necesidades. Por eso, el doctor Ricardo Gaitán Lozano, investigador y docente de la FES Cuautitlán, encabeza la línea de investigación: “Estudios de Nueva Física en Extensiones del Modelo Estándar”.
Los doctores José Halim Montes de Oca Yehma, Marco Antonio Arroyo Ureña, Sonia Rodríguez, Ramón Osorio Galicia, así como el maestro José Isaac Sánchez y Francisco de la Rosa, estudiante de la licenciatura en Tecnología, forman el equipo de trabajo.
Los campos de estudio
La física es una ciencia exacta y su campo de estudio abarca desde la constitución de la materia hasta el nivel de partículas elementales y la estructura del cosmos a gran escala. Para explicar lo anterior, uno de sus modelos más relevantes es el Estándar, formulado entre 1970 y 1973 por Sheldon Lee Glashow, Abdus Salam y Steven Weinberg, quienes lo nombraron así por no contar con suficiente evidencia experimental y, por ende, no alcanzar la categoría de teoría. Esta propuesta consistió en clasificar las partículas fundamentales de la naturaleza y sus interacciones.
Su principal objeto de estudio son las partículas fundamentales, aquellas que ya no pueden ser reducidas a algo más pequeño, algo parecido a la concepción que tenían los griegos sobre el átomo. En el caso de la naturaleza lo que más se le aproxima son los leptones y los quarks, otros ejemplos son el electrón y las partículas adicionales, como los muones y los taus, que alcanzan esta clasificación, a pesar de su corta vida.
Por otra parte, se sabe que los neutrinos, contemplados dentro del sector leptónico, tienen una masa muy pequeña, incluso el Modelo Estándar (ME) plantea que no tienen masa (es cero). Sin embargo, las evidencias experimentales han demostrado que la poseen, lo cual no es satisfactorio para el modelo. Adicionalmente, en la generación de la masa de materia, en el gran colisionador de hadrones se comprobó la existencia de la partícula conocida como higgs.
En el estudio del universo, gran parte de él está formado por energía y materia oscura. “Lo que vemos, la materia bariónica, es solamente el 5% del total. Entonces es necesario explicar y entender de qué está constituida la parte restante, pues, aunque el ME no lo logra explicar, hay aspectos importantes que sí están dentro de su comprensión y es indispensable introducir nuevos componentes que lo extiendan, como la simetría”, afirmó el catedrático.
Se dice que un sistema es invariante o simétrico cuando no existe un cambio en él tras una transformación, lo cual da pie a la generación de nuevas teorías y, con ello, la posibilidad de la búsqueda de nuevas partículas. Asimismo, la existencia de posibles extensiones, como la llamada supersimetría. “Queremos comprobar la existencia de partículas supersimétricas, pues a pesar de que aún no las hemos encontrado seguimos en su búsqueda”, explicó el doctor Gaitán.
Publicaciones
Con más de 30 años desarrollando este tipo de modelos, el doctor Gaitán aseguró que su objetivo es contribuir al entendimiento de estos fenómenos, por lo cual su trabajo es teórico y computacional, ya que su intención es coadyuvar y hacer propuestas a la comunidad en el sector experimental.
El académico explicó que como en cualquier trabajo de investigación primero lleva a cabo el planteamiento de un problema, realizando las hipótesis correspondientes. En seguida, hace la revisión literaria, desarrolla los cálculos respectivos y los corrobora con otros resultados obtenidos en la literatura. Posteriormente, elabora los artículos y los envía a revistas con arbitraje estricto y de impacto nacional e internacional.
Algunos de sus artículos se han publicado en revistas internacionales: Physical Review D, International Journal of Modern Physics, European Physical Journal y Progress in Theoretical Physics. En México, en la Revista Mexicana de Física.
En algunos de ellos han tenido colaboradores con distintas instituciones, como los doctores Roberto Martínez y Carlos Ramírez de la Universidad de los Andes en Colombia, así como con los doctores Myriam Mondragón, del Instituto de Física; Lorenzo Díaz Cruz, de la Benemérita Universidad de Puebla y Sarira Sahu, del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM.
Otras vertientes
En los últimos dos años, el doctor Marco Antonio Arroyo Ureña ha propuesto implementar algunas técnicas computacionales a fin de hacer cálculos en físicas de altas energías, mediante Spacemath, una herramienta basada en la plataforma y en el programa Mathematica de Wolfram, que permite realizar cálculos que de otro modo llevarían mucho tiempo.
De igual manera, el doctor José Halim Montes de Oca desarrolla la “Investigación sobre Materia Oscura en un Modelo con Neutrinos Masivos y Escalares Adicionales”. Mientras que, el doctor Ricardo Gaitán Lozano también trabaja en el proyecto llamado “Tecnología Informática para estudiar Modelos con Neutrinos Masivos”.
Los planes a futuro
Debido a que la línea de investigación aprobada por tres años ya se encuentra en el último, el doctor Gaitán espera continuar con el apoyo de CONACYT, ya que “este tipo de trabajos son importantes para la vinculación de la Facultad con las investigaciones de frontera que se realizan en la Física”, admitió.
Entendiendo que estos fenómenos tienen una fenomenología muy rica, el universitario buscará hacer más extensiones de él porque la física sigue tratando de entender el sector de los neutrinos y la materia oscura. De igual manera, los quarks o leptones, aún deben ser explorados e investigados.
Finalmente, el académico reconoció que el equipo de trabajo ha tenido éxito, puesto que la FES Cuautitlán ya es reconocido en esta materia. Además, la formación de los estudiantes es de suma importancia para la docencia, la investigación y la aplicación del conocimiento en el Departamento de Física de la Facultad. “Se ha hecho contribución tanto al entendimiento de estas problemáticas y al impulso de los cálculos a nivel computacional”, aseveró.
Martha Guadalupe Díaz López