Eredu estandarraz

César Tomé López

XX. mendeko 80ko hamarkadan zehar, oinarrizko partikulak aztertzen ziharduten fisikariak ados ziren materiaren osaeraren inguruan. Batetik, hiru leptoi pare (oso partikula arinak, are masarik gabeak ia) eta beren antipartikulak proposatzen zituzten; adibide klasikoa elektroia eta dagokion neutrino elektronikoa dira.

Bestetik, hiru quark pare eta beren antipartikulak, zeinek materia barionikoa delakoa osatzen baitute; besteak beste, protoiak eta neutroiak dira. Halaber, quarkak lotuta mantentzeko indar bat existitzen da, interakzio bortitza izenekoa: zortzi gluoi motatan adierazten du bere burua. Leptoiak elkarren artean eta quarkekin lotzeko, berriz, interakzio elektroahula dugu: «elektro» alderdiari dagokionez, fotoiaz osatua, eta «ahula» alderdiari dagokionez, hiru partikulaz (bosoiez, hain zuzen: W⁺, W^– y Z⁰).

1982-1983 biurtekoan W eta Z partikulak aurkitu ziren, eta 1995ean tontor quarka (ingelesez, top quark edo truth quark, edo laburduraz t quark); hala lortu zen eredu estandarraren elementu guztiak esperimentalki identifikatzea (guztiak Higgs bosoia izan ezik). Ereduaren arrakastaren ondorioz, batetik, «bateratze handiko teoriak» sortu ziren (GUT teoriak, ingelesez: Grand Unifying Theories), zeinen helburua zen interakzio bortitza eta elektroahula bateratzea eta, aldi berean, «Ororen Teoria» (Theory of Everything) bat erdiesteko ametsa sustatzea.

Bide horretatik, partikulen fisikako aditu batzuek (bereziki Steven Weinberg fisikariak) uste zuten, behin GUTen «tripak» identifikatu ondoren, behin betiko Ororen Teoria berehala etorriko zela (hitz-joko bat egin zuten ingelesezko guts ‘tripak’ hitzarekin, eta GUTs ‘bateratze handiko teoriak’ siglekin). Alabaina, historian zehar proposatu izan diren «eredu estandarrei» erreparatuta, eta eredu horiek zer bilakaera izan duten ikusita, esan daiteke baikortasun hori ez dagoela erabat justifikatuta.

Adibidez, XVIII. mende bukaeran eta XIX.aren hasieran, Pierre Simon de Laplace-k eta bere eskolak neurtezinen sistema deiturikoa garatu zuten. Bazirudien neurtezinen sistema berri hori gai izango zela alor honetan (beste izendapen batzuen bidez) ezagutzen ziren fenomeno guztiak deskribatzeko: hainbat «leptoi» (elektrizitatearen, magnetismoaren, beroaren, argiaren eta abarren «fluidoak», masa neurgarririk gabeak), «barioi» bat («materia arrunteko» partikulak) eta erakartze- zein aldaratze-indarrak. Filosofo natural askok iragartzen zuten askotariko «fluidoak» (leptoiak) lotuko zituen teoria bateratu bat, eta irradiazio-beroa eta elektromagnetismoa aurkitzeak iragarpen hori biziagotu zuen.

Nolanahi ere, beroaren teoria aurrera egiten ari zenez, azkenean fluido neurtezinak desagerrarazi zituzten zailtasun berriak agertu ziren, hala nola entropia kontzeptua, kontserbazio-arauak orokortzea edota gradualki eremu kontzeptua ezartzea.

Orduan, eredu estandar berri bat eraiki zen. Oinarrian bateratzea zuen: argia elektromagnetismoarekin bateratzen zen, beroa energia zinetikoarekin eta magnetismoa zurrunbilo-mugimenduarekin; gainera, eredua mekanikaren legeen araberako substantzia material mota batean ─eterrean─ oinarritzeko asmoa zegoen. Hala, William Thomson (Lord Kelvin), James Clerk Maxwell, Joseph John Thomson eta beste fisikari batzuek «zurrunbilo-atomo» izeneko bateratze handiko teoria garatu zuten, agertu zirenen artean soilena. Horren arabera, fenomeno fisiko guztiak espazioa betetzen zuen ingurune ulergaitz eta perfektu bateko mugimenduak ziren funtsean.

Erredukzionismo mekanikoko eredu horrek ezin izan zuen aurrera jarraitu, fenomeno berriak esperimentalki aurkitu zirenean (elektroiak, X izpiak, erradioaktibitatea), eta hainbat zailtasun agertu zirenean hala beroaren teorian nola elektrodinamikan (lehenak mekanika kuantikoaren bitartez ebatziak eta bigarrenak erlatibitatearen bidez).

Azkenik, XIX. mende bukaeran eta XX.aren hasieran joera aldatu zen berriro, elektroia aurkitu eta atomoaren egiturari buruzko hainbat gogoeta egitearekin batera. Hain zuzen, materiak hiru osagai izan zezakeelako ideia proposatu zen; egungo hizkera erabilita, leptoi negatibo bat (elektroia), barioi positibo bat (protoia) eta, Compton efektuaren ostean, fotoi neutro bat. Hala ere, «partikula» askoz gehiago zegoela jakin zen geroago, bi gertaeraren ondorioz: batetik, bi mundu-gerren artean, atomoaren nukleoa eta izpi kosmikoak aztertu zirelako; bestetik, bigarren gerraren ostean, gero eta ahalmen handiagoko azeleragailuak eraiki zirelako. Partikula horiek ulertzeko egindako ahalegin teoriko eta esperimental izugarriaren emaitza izan zen 80ko hamarkadako eredu estandarra, eta prozesu guztiaren amaieran Higgs bosoia aurkitzea, 2012an.

Egungo eredu estandarrak ere, aurrekoek bezalaxe, ezerezean geratzeko aukerak ditu, eta horren lekua bibrazioan dauden ultrapartikula kontaezinek har lezakete, inoiz geldirik ez dauden ultrapartikula txiki-txikiek, hain ñimiñoak non ezinezkoa zaigun horiek irudikatzea; korden teoriak ─Teoria Orokorrerako hautagai nagusiak─ proposatzen dituenak bezalakoak. Ez ote da deigarria kordek nolabait Thomsonen atomo bortizialak ekartzea gogora, betiere eterraren ordez eremuak hartuta?

Egileaz: Cesár Tomé López (@EDocet) zientzia dibulgatzailea da eta Mapping Ignorance eta Cuaderno de Cultura Cientifica blogen editorea.

Itzulpena: Lamia Filali-Mouncef Lazkano

Hizkuntza-begiralea: Gidor Bilbao