Buscant en el més petit les respostes als enigmes de l’univers

Sembla increïble que estiguem buscant les respostes a algunes de les principals preguntes obertes sobre l’univers en el món subatòmic.

La màquina més complexa mai construïda per l’humanitat, amb diferència, està validant els mateixos fonaments del nostre coneixement de la natura. I ho fa sota terra, al laboratori del CERN a Ginebra, donant feina, mals de cap, i sembla que també moltes satisfaccions, a milers de científics.

Aquesta màquina està reproduint condicions d’energia impensades, properes a les que l’univers devia presentar en els seus primeríssims instants de vida. De fet, alguns grups conservacionistes extrems predeien catàstrofes bíbliques quan aquesta gran màquina es posés  en funcionament.

El LHC, que així es diu l’andròmina en qüestió, consta de un túnel subterrani de 27 Kms, en el que dos feixos de partícules atòmiques (en aquest cas, protons) són accelerats per uns enormes imans fins a prop de la velocitat de la llum, per a finalment  fer-los xocar de front. D’aquesta forma, s’aconsegueixen energies extremes, que permeten la creació de tot un seguit de partícules, la majoria altament inestables, que constitueixen, avui per avui, la base de tot el nostre coneixement de la natura.

Si heu vist la pel·lícula “Contact”, de la Jodie Foster, o llegit la novel·la (que, per cert, va escriure el meu admiradíssim Carl Sagan), la complexitat i vocació de l’LHC s’assemblaria a la màquina que es construeix seguint indicacions extraterrestres. La seva creació ha estat una obra titànica, col·laboració de molts països, i actualment hi treballen més de 6.000 especialistes.

Però,... què és això de “buscar en el més petit”?

Si aixafem un terròs de sucre, aquest s’esmicola en granets molt petits. Cada gra d’aquests, mirat al microscopi, segueix sent l’agrupació de molts micrograns. Si seguim “baixant”, trobem a les molècules de sucre, cadenes d’àtoms de carboni, hidrogen i oxigen. Però anem més enllà: podem “partir” les molècules de sucre, i obtenir així els àtoms individuals. I vet aquí que els àtoms els podem seguir “dividint” en coses més petites: un nucli, i uns electrons al voltant. I el nucli, en protons i neutrons.

En aquest viatge cap al més petit, sabem, des de la segona meitat del segle XX, que encara podem anar més lluny: els mateixos protons i neutrons, que durant cent anys s’havien cregut com indivisibles, es trenquen en components encara més minúsculs (anomenats “quarks”).

Fins aquí, el sentit comú encara segueix intacte, més o menys, oi? La idea de seguir esmicolant i trencant ens és familiar, i podem entendre que cada cop obtenim coses més petites.

Però és que quan arribem als dominis del més petit, el sentit comú explota com un globus al que hem inflat fins a l’extrem. Benvinguts als dominis de la mecànica quàntica, i a un dels seus principals exponents, la teoria dels camps quàntics.

En aquest regne, tot és estrany i sorprenent.

Les partícules elementals no tenen volum, ni superfície. No tenen  forma familiar. No és que no haguem pogut intuir el seu volum, com si fossin diminutes esferes. La teoria ens diu que, simplement, no en tenen. És més, aquests dimonis de partícules no estan a cap lloc en concret, i a tots a l’hora.
En el món del sentit comú, si tanco hermèticament una partícula en una capça imaginària (de la que res no pot sortir, ni tan sols una partícula), aquí acaba tot. Però en el món de la quàntica, si posem un detector de partícules fora de la capça, obtindrem, astorats, mesures que ens indicaran que la maleïda partícula és tant dins com fora!

En aquesta teoria, podem imaginar una única partícula com un conjunt d’ones que es propaguen en una piscina d’aigua. On és ara la partícula? No sé. A l’hora, és en cada una de les petites ones que s’estan propagant.

Partícules que es creen “espontàniament” del buit, i s’aniquilen a continuació. Altres partícules sense massa. I un llarg etcètera.

Tot i la seva complexitat i de les seves prediccions sorprenents, la teoria dels camps quàntics és, actualment, un dels pilars fonamentals de la ciència, juntament amb les teories de la relativitat especial i general de Einstein. Els científics han pogut anar comprovant, una per una, les prediccions del model. Mai no ha fallat. És àmpliament utilitzat per a explicar el comportament de la matèria. Milions d’experiments, en màquines com el LHC que us comentava, no han mostrat mai ni una pista de desviació respecte de la teoria.

Malgrat això, la realitat que ens pinta la teoria de camps quàntics és totalment anti-intuïtiva i impossible d’entendre. Sí, la teoria funciona, però la seva interpretació no és clara. Cóm s’ho fa la natura per crear elements sòlids i reals, com ara una pedra, o tu i jo, a partir de components que són un zoològic de partícules sense forma?

L’estudi de lo més petit és una de les claus per a poder respondre algunes de les grans qüestions que l’home es fa. Incloses qüestions com de què dimonis està fet més del 70% de l’univers, que només sabem que no és matèria ni energia ordinària.

Submergit en lectures més o menys “freakies” del tema, com a quàntic que soc d’estudis, no puc sinó meravellar-me sobre l’incomprensible complexitat de la natura, i, a l’hora, la seva elegància.

Si ja és extraordinària l’evolució des d’un organisme unicel·lular fins a una màquina tan complexa com un ésser humà, la història de la natura encara es converteix en més èpica si es pensa en el viatge des de les extravagants partícules elementals, i les estranyes forces que les governen, fins a formar una simple pedra, per no parlar ja de crear una cèl·lula.

Telescopis i acceleradors de partícules sota terra. Ciència experimental, i ciència teòrica. Tots obrint les seves ments per a poder entendre, un xic més, el perquè de tot plegat. Podem estar molt a prop.

Ai, si pogués viure tan sols cent anys més, potser podria arribar a conèixer les respostes.