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Bosones y Fermiones

En las teorías cuánticas de la naturaleza existen dos variedades diferentes de partículas u objetos fundamentales, los llamados fermiones (constituyentes básicos de la materia) y los bosones (asociados a las fuerzas existentes entre ellos). Su naturaleza es muy diferente; mientras los fermiones (por ejemplo: electrones, quarks y otras partículas) satisfacen el Principio de Pauli, lo que les prohibe ocupar un mismo estado cuántico, los bosones (fotones, mesones y otros portadores de fuerzas) son más sociables y no padecen restricciones en cuanto a su convivencia colectiva en estados cuánticos.

Los principios de simetría en la naturaleza han resultado una herramienta fundamental para elucidar los mecanismos subyacentes a los procesos físicos del Universo en que vivimos. Estos principios se caracterizan por definir transformaciones entre las componentes de los sistemas físicos bajo estudio que dejan invariantes a dichos sistemas y que dan lugar a cantidades conservadas, tales como la energía, el momento angular o la carga eléctrica. Tradicionalmente, sin embargo, estas transformaciones se definen entre sistemas de bosones o fermiones, y no incluyen operaciones que mezclan estos dos tipos de objetos.

Uno de los avances teóricos importantes de la física del siglo veinte es el desarrollo de teorías en que bosones y fermiones son descritos en un esquema único donde, por ejemplo, se predice la existencia de partículas masivas fermiónicas asociadas al fotón y partículas bosónicas asociadas a fermiones tales como los quarks. A las transformaciones que mezclan bosones y fermiones se les conoce bajo el nombre genérico de supersimetrías. Sin embargo, a pesar de los esfuerzos experimentales en los aceleradores de partículas, no se ha encontrado evidencia alguna de su existencia, lo que significaría un avance trascendental en las aspiraciones por unificar las fuerzas de la naturaleza.