Profunda es la realidad, tan profunda como la curiosidad humana

Después de pensarlo un poco, se nos ocurre que una manera de obtener información del objeto es arrojarle algo y ver qué pasa. Conseguimos una pelota de tenis y la tiramos al fondo del escenario. No ocurre nada. Lanzamos otra pelota, y como no hay dos lanzamientos iguales, la pelota va en una dirección un poco diferente. Ahora escuchamos el rebote, la pelota sale de la oscuridad del escenario y regresa a nosotros.

Repetimos los lanzamientos un buen número de veces. Notamos que en ocasiones las pelotas rebotan y regresan en ángulos diversos, otras veces las pelotas no regresan, sino que se quedan en el escenario. Meditamos sobre nuestras observaciones y notamos que lo que sucede con cada pelota depende de la dirección en la cuál la lanzamos. Formulamos entonces la hipótesis que cuando la pelota no regresa es porque pasó de largo sin pegarle al objeto, y que cuando éstas rebotan y regresan, es porque colisionaron con dicho objeto. Es más, nos aventuramos a proponer una idea más atrevida: que el ángulo en que rebotan las pelotas nos debe dar información de la forma que tiene el objeto.

Nos damos a la tarea de lanzar pelotas en todas direcciones y a cada rincón del escenario oscuro para explorar y escudriñar sus rincones. Recolectamos toda la información de cada pelota, hacia dónde fue lanzada, el ángulo en el que rebotó y regresó o si simplemente nunca regresó. Analizamos los datos y nuestra conclusión es que para obtener el patrón de rebotes que hemos medido, la forma del objeto oculto en el escenario tiene que ser una esfera (podría ser otra forma, pero mantengamos las cosas simples). No sólo eso, de los datos y nuestros conocimientos de geometría logramos medir el tamaño de la esfera.

Ahora bien, aquí viene lo inquietante y emocionante: nunca vamos a poder ver el objeto esférico, todo el conocimiento que tenemos es que los rebotes de las pelotas de tenis ocurren como si chocaran con un objeto de forma esférica. En otras palabras, la hipótesis de que el objeto es una esfera ha sido validada sin necesidad de haber visto tal esfera.

Lo que acabamos de describir es un acelerador de partículas, tal como el famoso Large Hadron Collider, conocido por sus siglas: LHC. El objeto que no podemos ver es el núcleo atómico y las pelotas de tenis son protones o alguna otra partícula. Jamás podremos ver el núcleo de un átomo con nuestros ojos, pero eso no nos detiene. En 1909, Ernest Rutherford utilizó la idea de lanzar partículas a una placa de oro, determinando que la forma del núcleo era esférica. Más aún, pudo estimar el tamaño del núcleo de un átomo de oro.

Nunca podremos medir el tamaño de un átomo con una regla. Lo que el experimento nos muestra es que todo lo que sucede en la naturaleza está relacionado y las relaciones se expresan a través de fórmulas y ecuaciones. Así es como exploramos el micro cosmos.

Sin embargo, retornando a nuestra analogía, después del logro de haber determinado la forma del objeto oculto surgen más preguntas, por ejemplo: ¿qué pasa si en lugar de una pelota de tenis le disparamos con una pistola, será que la bala rebota o rompemos la esfera? Esto es el equivalente a construir aceleradores de partículas cada vez más grandes. Mientras más energía tengan las partículas lanzadas, más nos adentramos en la profundidad de la estructura de la materia. En efecto, lo que se observa en un acelerador de partículas es que podemos romper el núcleo atómico y todavía más, podemos romper los mismos protones y neutrones.

Hace unos cien años, se sabía que el átomo contenía electrones, protones y neutrones. Al aumentar la energía de las colisiones empezaron a aparecer más partículas, como si fueran los escombros de un átomo que se ha quebrado. Hoy en día hemos llegado a un nivel más profundo, sabemos que las partículas fundamentales de la materia son los quarks y los leptones. Protones y neutrones están formados por tres quarks, los escombros de las colisiones también son combinaciones de quarks. Sin embargo, el electrón no tiene componentes, es una partícula fundamental, es lo que llamamos un leptón.

¿Cómo sabemos si no hay todavía un nivel más profundo y fundamental en la estructura de la materia?  No lo sabemos. Lo que podríamos hacer es colisionar partículas a velocidades más altas, para lo cuál necesitamos aceleradores de partículas más grandes que el LHC.

Nadie sabe cuál es la forma del objeto en el fondo del escenario oscuro en el teatro de la naturaleza íntima de la materia. Éste y muchos otros son misterios que los científicos investigan cual detectives en la escena del crimen. No sabemos si llegaremos a resolver el caso. Lo que sí sabemos es que es uno de los retos más desafiantes, apasionantes y enriquecedores que los humanos podemos enfrentar.

No olvidemos que el efecto secundario de esa búsqueda de lo fundamental es lo que ha abierto el camino de la tecnología. Es la curiosidad innata de los humanos el motor que forja nuestro futuro.