El porqué de todo o cómo la física de partículas te puede ayudar a entender los misterios del universo

La realidad que nos rodea es compleja, sorprendente, a veces misteriosa. Y si pudiéramos entenderla relacionando los fenómenos macroscópicos, cotidianos, y aparentemente bien conocidos, con los fenómenos microscópicos, de carácter aleatorio y probabilístico, para acabar comprendiendo que todo está conectado? La física de partículas nos permite adentrarnos en esta conexión, para explorar el porqué de todo utilizando un mínimo de formulación matemática. Ven a experimentar los misterios del cosmos y déjate sorprender por esta teoría fascinante.

La física moderna nos muestra una realidad fantástica, a veces inesperada y poco intuitiva. Teoría y experimentos han construido un modelo que nos permite explicar lo que vemos desde lo más pequeño a lo más grande, desde el origen de los tiempos hasta el día de hoy..., y lo que vendrá. Y lo hace de una manera que nunca deja de sorprendernos por su carácter probabilístico y aparentemente aleatorio.

En este proyecto nos adentramos en la física de partículas para ver lo que nos rodea con ojos nuevos. Para entender lo más pequeño, hay que comprender lo más grande, y para explicar lo más grande, la dinámica de lo más pequeño es esencial. Esta conexión profunda de las leyes de la naturaleza, nos abre las puertas a un mundo especulativo y exhaustivo como nunca habíamos imaginado.

Abordaremos la luz y sus fenómenos cuánticos, las partículas del modelo estándar y su comportamiento probabilístico, el espacio y el tiempo, la masa y la energía..., El objetivo es poder explicar los fenómenos macroscópicos, aquellos que observas en el día a día, de una manera completamente nueva. Pero para hacerlo debemos entrar en la realidad fantástica que nos muestra la física de partículas.

En esta búsqueda del porqué de todo, trabajaremos como lo hacen los físicos teóricos: haciendo modelos y poniéndolos a prueba, debatiendo, contrastando, explorando. No nos centraremos en las matemáticas sino en los conceptos y la creatividad, sin límites. Utilizaremos materiales mínimos pero con el máximo rigor científico. Sacaremos jugo a las intuiciones, y todavía aprenderemos más cuando estas fallen.

El proyecto se estructura en 3 bloques temáticos que sirven para abordar la física moderna: el espacio, el tiempo y la energía. A cada bloque temático le dedicaremos 3 días de actividades y estudio, donde cada día nos centraremos en un aspecto concreto del bloque.

Espacio: En este bloque trabajaremos la luz y sus propiedades cuánticas (superposición, cuantización) y relativistas. Utilizaremos experimentos clásicos como el interferómetro de Michelson, el experimento de la doble brecha, y la radiación del cuerpo negro y haremos experimentos mentales como los que hizo A. Einstein para entender las propiedades relativistas de la luz.

Tiempo: En este bloque trabajaremos el resto de partículas y una de las propiedades más importantes del mundo subatómico: la naturaleza probabilística de los fenómenos. Utilizaremos simulaciones, datos experimentales, modelos conceptuales y detectores para acercarnos al Modelo Estándar de la física de partículas y sus interacciones.

Energía: En este bloque trabajaremos las fuerzas que rigen la relación entre las partículas. Estas fuerzas van más allá de las que percibimos cada día y tienen implicaciones profundas en los fenómenos microscópicos. Hablaremos de masa y energía (Einstein de nuevo!) y de leyes de conservación que nos ayudan a predecir qué pasará. También de cuando todo cambia y nos encontramos con fenómenos extraños como los agujeros negros, singularidades más allá de lo que es cotidiano y que justamente nos permiten profundizar en el porqué ontológico de la naturaleza.

El proyecto final de los estudiantes consistirá en presentar 3 investigaciones teóricas de la relación entre lo macro y lo micro en formato de charla tal y como lo hacen los investigadores en las conferencias. Tus  contribuciones tendrán formato de charla invitada y participarán de una mesa redonda, cuyas conclusiones formarán parte de  tuproyecto individual.

Proyecto liderado por investigadores del Instituto de Física de Altas Energías (España).