Para John Ellis (Hampstead, Reino Unido, 1946) las partículas elementales son bailarinas haciendo piruetas, las dimensiones extra se esconden tras el trazo de un lápiz sobre un papel y la gravitación cuántica convertiría el espacio-tiempo en espuma

Este físico teórico del CERN y del King’s College de Londres colaboró en el planteamiento del LHC de Ginebra, y antes en su antecesor el LEP. Y ya está trabajando en lo que podría ser el acelerador de partículas del futuro, con seis veces más energía que el nuevo LHC. Pero su mente nunca para de fabricar ejemplos para hacer la Física más entendible para el gran público. Visitó Madrid para impartir la conferencia ‘Las partículas elementales y el inicio del Universo’, que cerró el ciclo ‘El conocimiento a escala’, organizado por la Fundación Banco Santander.

P: Demos por hecho que se confirma que el bosón de Higgs es el que completa el Modelo Estándar. ¿Qué hay más allá?
R: Es imposible decir que es el bosón de Higgs al 100%. Hay siempre una duda. Podemos decir que tiene, con una precisión del 10%, las propiedades del bosón de Higgs del Modelo Estándar. Pero no se puede comprobar que es el bosón de Higgs del Modelo Estándar. Si después de hacer más experimentos con el LHC no vemos discrepancias con el Modelo Estándar vamos a considerar otras teorías que predicen un bosón de Higgs muy similar al del Modelo Estándar.

P: ¿Como la Supersimetría?
R: Una posibilidad sería la Supersimetría, en la que habría al menos cinco bosones de Higgs y el más liviano tendría propiedades muy similares a las del bosón de Higgs del Modelo Estándar. En ese caso yo diría que hay que buscar las otras partículas supersimétricas, no sólo bosones.

P: ¿Y qué las distinguiría?
R: En los modelos supersimétricos, todas las partículas conocidas tendrían compañeras con propiedades internas idénticas, por ejemplo carga eléctrica, pero con propiedades externas diferentes, spin o momentos angulares diferentes. Yo comparo las partículas con bailarinas que hacen piruetas y unas bailan muy rápido y otras más despacio. La Supersimetría es la única teoría que podría conectar bailarinas con velocidades de rotación diferentes. La partícula supersimétrica más liviana sería un candidato para ser la materia oscura.

P: La más ligera, a pesar de que es lo que está confiriendo al Universo una masa mucho mayor que la que tiene la materia visible…
R: Los astrónomos nos dicen que la cantidad de materia oscura es seis veces más grande que la materia visible. Con una partícula supersimétrica que tuviera un peso mucho más grande que un fotón, pero con una densidad menos que la de los protones, se puede proporcionar la materia oscura. En una botella de agua como esta [sostiene la que él mismo está bebiendo] tal vez haya una posibilidad del 10% de encontrar una partícula de materia oscura. Pero el problema es cómo encontrarla, porque tiene interacciones muy débiles y hay que hacer experimentos bajo tierra donde la radiación es muy baja para tener la posibilidad de averiguar de vez en cuando un choque entre una partícula de materia oscura y un núcleo normal.

P: ¿Apostaría a que estas partículas se encontrarán en estos laboratorios antes que en el LHC?
R: Se necesitan los dos tipos de experimentos. Con el LHC tal vez podremos fabricar pares de partículas de materia ocura y tal vez podríamos medir propiedades de partículas conectadas a la partícula de materia oscura. Pero no podemos comprobar que sea estable, y tiene que serlo. Los experimentos subterráneos o submarinos pueden medir las interacciones de partículas de materia oscura, pero tendrían dificultades para comprobar que es una partícula supersimétrica. Juntos pueden dar una respuesta definitiva a la cuestión.

P: Y si no es la Supersimetría lo que hay más allá del Modelo Estándar… Entonces, ¿necesitaríamos un nuevo Einstein?
R: (Risas) Sin duda necesitamos un nuevo Einstein, siempre necesitamos más Einsteins. Una posibilidad serían las dimensiones adicionales del espacio. Conocemos tres dimensiones, pero algunas teorías, por ejemplo, alguna en la que trabajó el mismo Einstein, proponen dimensiones adicionales, tal vez cuatro tal vez cinco. Y en la teoría de las cuerdas hay la posibilidad de que haya hasta seis dimensiones adicionales, tal vez más. En este caso, en la estructura del espacio-tiempo lo que consideramos como un punto tendría una dimensión interna que no podemos ver. Otro ejemplo, una línea en la geometría tradicional de Euclides consideramos que no tiene estructura. Pero sabemos que cuando hacemos una línea con un lápiz sobre un papel sí tiene estructura porque hay un depósito de materia que hace que la línea sea visible. Y tal vez sucede lo mismo con las dimensiones tradicionales.

P: Sería precioso hacer una descubrimiento de este tipo precisamente el año del aniversario de la Teoría de la Relatividad General.
R: Claro. Sería un homenaje muy bonito. También la Supersimetría hace una extensión del concepto del espacio-tiempo en una clase de superespacio. Sería un modo muy apropiado de celebrar el aniversario.

P: ¿Teniendo en cuenta los problemas técnicos del LHC en la última semana, se podría hacer un descubrimiento de este tipo en 2015?
R: Es posible, sí. En la Supersimetría, estamos haciendo un estudio sobre las perspectivas para el futurode las bases de las partículas supersimétricas. Y ya con una fracción del número de colisiones previstas por los ingenieros podríamos descubrir partículas supersimétricas más pesadas que los límites anteriores. Así que, sí, este año hay alguna posibilidad, no diría una probabilidad, pero sí una posibilidad.

P: Sus colegas suelen referirse al concepto de belleza para decantarse por una u otra teoría. ¿Cuál es para usted la teoría más bonita para la nueva física?
R: Para mí una teoría bella es una teoría que funciona y con la que se pueden calcular las observaciones, los resultados y los experimentos. Claro que una teoría bella en el sentido estético es muy atractiva, pero no todas las teorías con éxito son atractivas desde este punto de vista. Por ejemplo, sólo su madre diría que el Modelo Estandar es una teoría bella en el sentido estético. Pero funciona muy muy bien, es una teoría muy rigurosa, muy potente. Describe toda la materia en el Universo. Por otro lado, hay teorías como la Relatividad General de Einstein, que es una teoría muy bella que además funciona muy bien. Pero Einstein descubrió la Relatividad General digamos por motivos matemáticos, tenía una intuición. Y el resultado fue una teoría muy bella, pero no empezó con la idea de construir una teoría bella, sólo quería hacer una teoría consistente.

P: Una de las piezas que faltan en la Física moderna es el matrimonio entre el mundo cuántico y la gravedad. ¿Necesitamos resolverlo?
R: Para mí es un desafío teórico y experimental… tal vez el más importante: encontrar una prueba de efectos cuánticos en la gravedad. Ese fue el interés del experimento BICEP 2 del año pasado, Pero desafortunadamente, parece que descubrieron polvo. Pero hay esperanza de descubrir estos efectos en el futuro, hay muchos otros experimentos buscando estos efectos.

P: ¿Qué significaría si se encontrase?
R: Sería el inicio de un nuevo campo de investigación. Querría decir que el espacio tiempo no es una cosa fija, clásica. Querría decir que hay fluctuaciones en la estructura del espacio tiempo. Tal vez a energías muy altas y distancias muy pequeñas el concepto del espacio tiempo desaparece. Esa fue la idea de John Archibald Wheeler hace 50 o 60 años cuando propuso la espuma del espacio tiempo. Para mí sería muy interesante encontrar pruebas de esta naturaleza espumosa del espacio tiempo.

P: Einstein trabajaba en una oficina de patentes cuando elaboró su Teoría de la Relatividad General. ¿Es posible que en la actualidad haya Einsteins trabajando fuera del sistema científico?
R: Es posible, pero más difícil ahora que antes. La infraestructura de la ciencia es más complicada ahora que hace 100 años. Pero de vez en cuando hay ejemplos, como Abdus Salam, uno de los padres teóricos del Modelo Estándar, que nació en un pueblito de Pakistán… Hay genios por todas partes.

P: ¿Puede ser necesario en el futuro construir un acelerador aún mayor que este nuevo LHC?
R: Claro que los físicos de partículas estamos pensando en esto. La semana pasada hubo una conferencia en Washington (EEUU) justamente para discutir las posibilidades. Y en el CERN estamos trabajando con otros institutos y ciudades para estudiar el proyecto de un túnel tal vez tres veces más grande que el del LHC para alcanzar energías seis o siete veces mayores que la del LHC. Sería un acelerador alrededor de la ciudad de Ginebra, en lugar de en las afueras de la ciudad. Estamos empezando los estudios. Hay que recordar que comenzamos los estudios del LHC hace 30 años. El próximo acelerador sería para los años 2040 más o menos.

Fuente: El Mundo. Aportado por Eduardo J. Carletti

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