La insoportable levedad de la materia (1 de 2)

Al igual que hay un viaje a lo infinitamente grande, también hay un misterioso viaje a lo infinitamente pequeño. La estructura misma de la materia. Dedicaré varias entradas a este tema, y la de hoy la emplearé a modo de introducción.

Ya desde el nacimiento de la civilización el hombre se ha preguntado por la composición de todo lo que les rodea. El primer paso importante fue el concepto de átomo, tradicionalmente adjudicado a la escuela atomista griega a la que pertenecía Demócrito, aunque con anterioridad ya había filósofos indios que exploraron ese camino. Átomo, del latín atomus, y éste del griego άτομος, indivisible. Es por definición la unidad indivisible de materia. Por definición, aunque no se corresponda con la realidad. El punto de vista de esta escuela rompe con la visión continua de la materia para darle una composición discreta. Según ellos, la materia está compuesta por partículas indivisibles (átomos), diferenciables unas de otras únicamente por la forma y el tamaño, sin ninguna otra propiedad en sí mismos. Posteriormente Aristóteles criticó esta visión apoyándose en que no puede existir el vacío entre estas partículas. Hoy sabemos no solo que existe ese vacío, sino que además esas propias partículas están básicamente vacías.

Otra característica importante de la escuela atomista era el determinismo mecánico, que ha perseguido a la ciencia hasta entrado el siglo XX. Conociendo la posición, velocidad y distintas propiedades de todas las partículas de un sistema, conoceremos la posición de todas las partículas en cualquier instante de tiempo, pasado o futuro. Éste atentado contra el libre albedrío, que pretendo tratar en una entrada posterior, permaneció vigente hasta la aceptación de la mecánica cuántica y su visión probabilística del comportamiento subatómico.

Pero vayamos a la pregunta esencial, ¿de qué está compuesta la materia? Hasta éste momento hemos descubierto que el átomo se divide en partículas subatómicas, electrones, protones y neutrones. Luego vimos que éstos también son divisibles, obteniendo una gran cantidad de partículas sub-subatómicas, los quarks. Pero probablemente no nos quedemos aquí. Los quarks forman una gran y heterogénea familia. Básicamente lo forman seis tipos de partículas, de nombres muy poco serios (arriba, abajo, cima, fondo, extraño y encanto). Cada tipo de quark tiene su antipartícula correspondiente, y hay tres clases o colores diferentes dentro de cada quark o antiquark. Los quarks pueden ser rojos, azules o verdes, mientras que los antiquarks pueden ser antirrojos, antiazules o antiverdes. Los colores de los quarks y antiquarks no tienen nada que ver con los colores que distingue el ojo humano, sino que representan una propiedad cuántica. Cuando se combinan para formar hadrones, los quarks y antiquarks sólo pueden existir en determinadas agrupaciones de colores. El portador hipotético de la fuerza entre quarks se denomina gluón.

Pero estos quarks no son más que una familia dentro de las dos (fermiones y leptones) que componen la materia ordinaria. Y la materia ordinaria solo compone aproximadamente el 2% de la materia del universo (¿?). Efectivamente, hoy sabemos que hay muchos otros tipos de materia, como la antimateria. No es nada fantástico, el antielectrón, es decir, la partícula de antimateria análoga al electrón, se llama positrón, y es usada masivamente en hospitales de todo el mundo en la Tomografía por Emisión de Positrones, PET. Además de la antimateria están la materia oscura y la energía oscura, cuyas propiedades aun desconocemos, pero que deben poseer masa por el comportamiento mecánico a gran escala de cúmulos galácticos, al igual que se sospecha de los neutrinos. El panorama es desalentador, pues estamos muy lejos de conocer la estructura subyacente del universo. La creencia general sigue siendo que debe existir una partícula primordial con unas características que le darían la personalidad de un quark determinado, no un enorme y heterogéneo conjunto de partículas esenciales. Pero aun estamos enormemente lejos, y el tupido velo de la longitud de onda ya casi no nos deja adentrarnos más.