Cuando se quiere hablar sobre la materia y su comportamiento en el mundo de lo infinitamente pequeño, es decir, de las partículas, se hace presente la Teoría Cuántica de Campos. Se trata de un tema complejo que se enfoca en el estudio de elementos a nivel micro, de ahí el nombre de Física de Partículas Elementales.

Para entender los objetivos de esta ciencia, el doctor Lorenzo Díaz Cruz, investigador de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la BUAP, recuerda que los diagramas de Richard Feynman, publicados alrededor de 1949, representaron un gran avance para calcular las probabilidades de que las partículas interactúen en las fases intermedias de un proceso de colisión, de ahí que se consideren un lenguaje o herramienta importante de cálculo; no obstante, advierte que con las nuevas tendencias en Teoría Cuántica de Campos, lo que ahora se busca es ir más allá.

“Por ejemplo, en las reacciones del CERN ocurren colisiones, como la de un protón contra otro, lo que provoca que se emita todo un enjambre de partículas; lo que queremos es conocer sus propiedades, reconstruir la teoría que dio lugar a este fenómeno. Sin embargo, no siempre se pueden hacer cálculos con los diagramas de Feynman; por ejemplo, cuando aparecen muchas partículas en el estado final, entonces se tiene que desarrollar un nuevo lenguaje matemático y físico para estos procesos, y eso es lo que estamos haciendo ahora, un tema en la frontera del conocimiento”.

Como parte de estas discusiones científicas, el doctor Lorenzo Díaz recuerda que en enero pasado, antes de las restricciones por la pandemia de COVID-19, destacados investigadores de diferentes instituciones trataron estas nuevas tendencias en el Colegio Nacional, donde participaron investigadores de la BUAP, quienes son reconocidos a nivel nacional e internacional por su trabajo en este campo de la ciencia.

Díaz Cruz fue el encargado de elaborar el programa, además de convocar a investigadores como Zvi Bern, de la Universidad de California,  y Lance Dixon, de la Universidad de Stanford, ambos expertos en temas de Teoría Cuántica de Campos y también reconocidos con el premio Sakurai, uno de los más importantes en el área de Física Teórica.

La FCFM y sus contribuciones

La FCFM ha destacado en el estudio de esta área de la Física gracias a la participación que tienen sus investigadores en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), en experimentos como ALICE y CMS, entre otros proyectos vinculados a los observatorios HAWC (High Altitude Water Cherenkov) y Pierre Auger, así como al satélite M. Lomonosov, aportaciones que generaron publicaciones con un importante número de citas.

Como parte de las contribuciones de la FCFM, el doctor Lorenzo Díaz destacó no sólo la construcción de los detectores de partículas, también las propuestas sobre lo que se va a medir o qué se está midiendo, así como el desarrollo de nuevos lenguajes de conocimiento, en temas de la Física de Altas Energías y de Teoría Cuántica.

“Uno de los trabajos fuertes que hemos realizado en la FCFM es proponer nuevas mediciones a partir de las teorías que estudiamos. En concreto, en esta facultad logramos identificar un proceso de la partícula de Higgs”.

El investigador de la BUAP, quien fue alumno del premio Nobel de Física Martinus J.G. Veltman, aseguró que se conoce el origen de la masa de partículas como los quarks y los leptones; sin embargo, se desconoce el origen de la masa de otras partículas aún más pequeñas, específicamente los neutrinos.

“Vienen del Sol y de muchas reacciones y millones nos atraviesan en este momento, sabemos que tienen masa, pero todavía no entendemos porqué, entonces estos procesos que estudiamos nos permiten asociar la partícula de Higgs con el posible origen de la masa de neutrinos y esto lo hacemos utilizando el lenguaje tradicional, que es muy valioso y nos ha permitido avanzar, pero todavía hay una investigación donde se puede emplear un mejor lenguaje, por eso esto es trascendente”.

El foro “Nuevas tendencias en Teoría Cuántica de Campos” se realizó gracias al vínculo establecido con el astrónomo Luis Felipe Rodríguez Jorge, miembro del Colegio Nacional y director del Mesoamerican Centre for Theoretical Physics (MCTP), donde el doctor Lorenzo Díaz realizó su estancia sabática.

En estas discusiones científicas también participaron Alberto Guijosa, Roger Hernández, María Elena Tejeda Yeomans y Bryan Larios López, este último ex alumno de posgrado de la BUAP, quien actualmente es investigador de la Universidad Nacional Autónoma de Honduras.

Lo anterior forma parte de las actividades del Centro Internacional de Física Fundamental (CIFFU) de la BUAP, que trata de conjuntar esfuerzos de investigadores que trabajan en la Física de Altas Energías.