Ciencia sin fronteras | Francisco Matorras | TEDxJardines de Pereda

Resumen de la Charla sobre el Mundo Subatómico

Key Concepts:

• Mundo subatómico: Estudio de las partículas elementales y sus interacciones.
• Tabla periódica de los elementos: Organización de los elementos químicos según sus propiedades.
• Átomo: Unidad básica de la materia, compuesta por protones, neutrones y electrones.
• Modelo estándar de la física de partículas: Teoría que describe las partículas fundamentales y sus interacciones.
• Aceleradores de partículas: Máquinas que aceleran partículas a altas velocidades para estudiar sus interacciones.
• Antimateria: Materia compuesta por antipartículas, con carga opuesta a la materia ordinaria.
• Colaboración internacional en ciencia: Cooperación entre científicos de diferentes países para abordar proyectos complejos.

1. ¿A qué se dedica el campo de la física de partículas?

• El campo se centra en el estudio del mundo subatómico, explorando la estructura fundamental de la materia.
• Se remonta a la tabla periódica de Mendeleyev, quien organizó los elementos según sus propiedades observadas.
• El objetivo es encontrar una "tabla periódica" de las partículas elementales, similar a la de los elementos.
• Actualmente, se sabe que toda la materia está formada por 12 partículas fundamentales que interactúan a través de cuatro fuerzas fundamentales.
• El Modelo Estándar describe estas partículas e interacciones, aunque es complejo y no completamente comprendido.
• La búsqueda de la sencillez y la explicación de la materia a partir de ladrillos fundamentales es un objetivo constante.

2. ¿Cómo se construye el conocimiento en física de partículas?

• Se basa en un ciclo iterativo entre observación y teoría, similar a una lucha entre el yin y el yang.
• Se parte de observaciones de la naturaleza, se desarrollan modelos matemáticos para interpretarlas y se formulan hipótesis.
• Las hipótesis deben hacer predicciones que se puedan comprobar experimentalmente.
• Si las predicciones se confirman, el modelo gana confianza; si no, se descarta.
• Ejemplo: La teoría de Paul Dirac sobre el átomo de hidrógeno predijo la existencia de la antimateria, que luego fue descubierta experimentalmente por Anderson.

3. ¿Cómo se realizan los experimentos en física de partículas?

• Se utilizan aceleradores de partículas para acelerar partículas elementales a velocidades cercanas a la de la luz y hacerlas colisionar.
• La energía de las colisiones se transforma en nuevas partículas, según la ecuación E=mc² de Einstein.
• Se detectan las partículas producidas con gran precisión para determinar sus propiedades.
• Los detectores son enormes y complejos, con miles de toneladas de instrumentación de alta tecnología.
• Ejemplo: El experimento CMS en el CERN utiliza 10,000 toneladas de instrumentación y genera 1 millón de GB de datos por segundo.

4. ¿Cómo es posible abordar proyectos tan complejos?

• La colaboración internacional es esencial para abordar proyectos de física de partículas.
• Miles de científicos de cientos de instituciones y decenas de países trabajan juntos.
• Ejemplo: El experimento CMS involucra a científicos de Ucrania, Rusia, Estados Unidos, Irán, China, Taiwán, India y Pakistán.
• La ciencia puede ser un factor de cohesión internacional, incluso en situaciones de tensión política.
• El Instituto de Física de Cantabria (IFCA) participa en estos proyectos, diseñando, prototipando, probando y construyendo sensores para los detectores.
• El IFCA también tiene un centro de procesado de datos para analizar los datos generados por los experimentos.

5. ¿Por qué se invierte en física de partículas?

• La curiosidad humana y el deseo de comprender el universo son motivaciones fundamentales.
• Los descubrimientos científicos básicos pueden llevar a revoluciones tecnológicas importantes.
• Ejemplo: La antimateria, descubierta por Dirac, se utiliza ahora en la tomografía por emisión de positrones (PET) en medicina.
• El desarrollo tecnológico necesario para la física de partículas a menudo tiene aplicaciones directas en la sociedad.
• Ejemplo: La World Wide Web fue desarrollada en el CERN para gestionar la información de un acelerador de partículas.
• Los sensores desarrollados para la física de partículas se utilizan en imágenes médicas más precisas.
• La terapia de drones utiliza aceleradores de partículas similares a los desarrollados para la investigación.

6. Conclusión:

La física de partículas es un campo fundamental que busca comprender la estructura básica de la materia y las fuerzas que la gobiernan. A través de la colaboración internacional y el desarrollo tecnológico, se están haciendo avances importantes que tienen aplicaciones en diversos campos, desde la medicina hasta la informática. Es crucial seguir apoyando la ciencia y fomentando la curiosidad para impulsar el progreso humano.

Notable Quotes:

• "Un científico siempre está en la zona roja... la zona verde es aburrida."
• "La ciencia es sobre todo hacerse preguntas."
• "Un modelo por muy bonito que sea... si la naturaleza no lo confirma es mentira." (Richard Feynman)
• "No dejéis de haceros preguntas... y que no dejéis de apoyar la ciencia porque es base para nuestro progreso."