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SUMA TV UAEH 13.1
Desde las partículas más diminutas hasta las estructuras más grandes del cosmos, la ciencia explora escalas que desafían nuestra imaginación.

En este episodio de Un Pixel del Universo nos acercamos al mundo subatómico y a los límites de la materia para comprender cómo la física de partículas nos ayuda a explicar el universo que habitamos.

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#sumatvuaeh #TrecePuntoUno #UAEH #Hidalgo

Categoría

📚
Aprendizaje
Transcripción
00:15Una producción de Suma TV, UAEH.
00:21Cuando pensamos en el universo, casi siempre vamos a pensar en cosas enormes.
00:26Galaxias, estrellas o distancias que ni siquiera nos alcanzamos a imaginar.
00:31Pero hay otra manera de explorarlo.
00:34En lugar de mirar cada vez más lejos, ¿qué les parece mirar hacia lo más pequeño?
00:39Yo soy César López y hoy, en Un Píxel del Universo, vamos a viajar en la dirección contraria a la
00:45de la costumbre.
00:46No hacia las estrellas, sino hacia el interior de la materia misma.
01:04No hacia las estrellas, sino hacia las estrellas o distancias que ni siquiera nos alcanzamos a la de la costumbre.
01:23Ahora, ¿qué les parece si bajamos por una escala de tamaños?
01:27Una persona mide entre uno y dos metros.
01:30Una célula de nuestro cuerpo puede medir apenas unas centésimas de milímetros.
01:36Y un átomo es tan pequeño que en el punto final de esta oración podrían caber varios millones de ellos
01:43en fila.
01:44En el centro de cada átomo está el núcleo.
01:48Imaginémonos el átomo como si fuera un estadio de fútbol.
01:51El núcleo sería un granito de arena en medio de toda la cancha.
01:56El núcleo está hecho de protones y neutrones y estos, a su vez, están hechos por quarks,
02:02unidos por lo que los físicos mencionan como interacción fuerte.
02:06Durante siglos se pensó que el átomo era la pieza más pequeña posible.
02:11De hecho, su nombre viene del griego que significa indivisible.
02:15Pero no lo era.
02:16Los experimentos demostraron que el átomo tiene una estructura interna.
02:21Contiene electrones y un núcleo formado por protones y neutrones.
02:26Ya posteriormente se descubrió que los protones y los neutrones estaban construidos y constituidos por quarks.
02:33Esta historia muestra cómo la ciencia revisa sus explicaciones cuando obtiene nuevas evidencias.
02:40Hoy llamamos partículas elementales a las que hasta donde sabemos hoy no están hechas de piezas más pequeñas,
02:47como los quarks y los electrones.
02:49Pero, ¿qué tan adentro hemos podido mirar?
02:52En abril del 2026, el CERN, que es el laboratorio de física de partículas más grande del mundo,
02:58informó que no encontró señales de estructura interna dentro de los quarks.
03:02Hasta una escala de 10 a la menos 20 metros.
03:07Esos son muchísimos ceros.
03:09Este resultado no demuestra que los quarks sean absolutamente indivisibles.
03:13Establece un límite experimental para investigar posibles estructuras internas.
03:18La búsqueda continúa y futuros experimentos podrían explorar escalas todavía más pequeñas.
03:25Para ordenar estas piezas, los físicos tienen una especie de catálogo.
03:29El modelo estándar, que incluye a seis tipos de quarks,
03:33a seis leptones que son familiares de los electrones,
03:37y partículas con papeles especiales, como el fotón, que es la partícula de la luz,
03:43y el famoso bosón de Higgs, asociado a un campo invisible que le da la masa a las partículas elementales.
03:51Este catálogo funciona extraordinariamente bien, pero no lo puede explicar todo.
03:56No incluye a la gravedad como a las demás fuerzas,
03:59y tampoco explica qué es la materia oscura, ¿se acuerdan?
04:03Por ello, mirar hacia lo más pequeño también nos sirve para buscar donde otras teorías se quedan cortas.
04:10Y para entender cómo se persigue algo como es el bosón de Higgs,
04:14vamos con el Dr. Lucas, y pique nos platique qué hay más allá de la pantalla.
04:39¡Suscríbete al canal!
04:50¿Se imaginan el poder presenciar el momento justo en que Edison encendió la primera bombilla?
04:57¿O qué tal cuando Franklin realizó sus famosos experimentos con electricidad?
05:02Pues bien, hoy, Merito, tendremos un asiento en primera fila para adentrarnos nada más y nada menos que en Particle
05:09Fever,
05:10ese documental que nos lleva al corazón de uno de los experimentos científicos más importantes,
05:17donde miles de científicos celebraron como si hubieran ganado el mundial,
05:21solo por ver chocar partículas invisibles.
05:24Así que, abróchense los cinturones, porque ya lo saben, ¡despegamos!
05:30Particle Fever es un aclamado documental estadounidense estrenado durante 2013,
05:36dirigido por el doctor en física Mark Levinson y editado por el legendario Walter Murch.
05:42La película sigue de cerca a seis brillantes científicos durante uno de los acontecimientos más importantes de la física moderna,
05:51la puesta en marcha del gran colisionador de hadrones, mejor conocido como el LHC.
05:58Mientras buscan descubrir algunos de los grandes misterios del universo,
06:0310.000 científicos de más de 100 países unieron sus esfuerzos en torno a un objetivo en común,
06:10recrear las condiciones que existieron apenas unos instantes después del Big Bang,
06:15y con ello encontrar el bosón de Higgs, una pieza esencial para comprender cómo las partículas adquieren masa,
06:22y con ello entender mejor el origen de la materia.
06:25Detrás de este enorme esfuerzo científico se esconde una pregunta crucial.
06:31¿Hemos llegado al límite de nuestra capacidad para comprender por qué existe el universo y con él, nosotros?
06:38Pero bueno, entremos al plano científico.
06:42El LHC es un acelerador de partículas que se encuentra ubicado en las instalaciones del Centro Europeo para la Investigación
06:50Nuclear,
06:51mejor conocido como el CERN, justo entre la frontera de Francia y Suiza.
06:56Ahí, a unos 100 metros bajo tierra, dentro de un anillo de 27 kilómetros de circunferencia,
07:02se aceleran rayos de partículas que pueden alcanzar el 99.9999% de la velocidad de la luz.
07:12Las partículas que circulan por el LHC son principalmente protones o núcleos de hidrógeno
07:19que son parte de una familia de partículas subatómicas llamadas adrones.
07:24Estos viajan en direcciones opuestas y son guiados por unos poderosos imanes para que choquen entre sí.
07:30Pero lograrlo no es tarea sencilla, ya que las partículas que viajan son tan diminutas
07:37que hacerlas chocar es extraordinariamente difícil.
07:40Para imaginarlo, piensa en algo así como disparar dos agujas desde puntos separados por 10 kilómetros de distancia
07:49y conseguir que se encuentren exactamente a la mitad del camino.
07:54¿Y para qué hacen chocar esas partículas? De seguro te has de estar preguntando.
07:58Bien, después de cada colisión pueden surgir otras partículas que solo existieron durante fracciones de segundo
08:05después del Big Bang.
08:07Con esta información, los científicos pueden recrear lo que ocurrió cuando el universo apenas comenzaba a formarse.
08:14Esto nos ayuda a entender cuál fue el origen de todo lo que hoy vemos y conocemos.
08:20Aquí es donde entra la estrella de nuestro documental, el bosón de Higgs.
08:25En la física teórica, las partículas no tenían masa por sí solas durante el origen del universo.
08:32El bosón es la excitación de un campo invisible que permea todo el espacio.
08:37Al rozar con este campo, las partículas fundamentales adquieren masa.
08:41Sin el bosón de Higgs, los electrones y los quarks volarían a la velocidad de la luz sin unirse jamás,
08:49lo que significa que no existirían los átomos, ni las estrellas, ni los planetas, y mucho menos nosotros.
08:58A diferencia de las películas de ciencia ficción tradicionales,
09:02Particle Fever no necesita exagerar ni mucho menos inventar datos para sorprendernos.
09:07La película nos acerca a este maravilloso mundo y nos convierte en espectadores
09:12de uno de los eventos científicos más importantes de nuestra época.
09:17Porque, aunque pueda parecer muy extraño para comprender las estructuras y fenómenos más gigantescos del cosmos,
09:26como las galaxias o la energía oscura,
09:29primero necesitamos entender la física de las partículas más diminutas.
09:35Yo soy Dr. Lucas y ya lo sabes, nos vemos en la próxima.
09:48Gracias, doctor.
09:49Pues, el bosón de Higgs no se puede ni ver, mucho menos fotografiar.
09:54Existe una fracción minúscula de segundo y se transforma en otras partículas.
09:58Lo que los científicos detectan son esas otras partículas,
10:02como quien sigue las huellas de un animal que nunca llega a ver.
10:07Para producirlo, se necesita del Gran Colisionador de Hadrones, o LHC.
10:12Una construcción en forma de anillo de 27 kilómetros enterrado bajo la frontera entre Francia y Suiza.
10:19Es el acelerador de partículas más grande y potente del mundo.
10:23Dentro, se hace que dos haces de luz de protones viajen en sentidos contrarios,
10:29casi a la velocidad de la luz, y chocan de frente.
10:31Sus imanes lo enfrían a unos 271 grados bajo cero, que es más frío que estar en el espacio exterior.
10:38Pero, ¿por qué chocar partículas nos sirve para ver cosas diminutas?
10:43Porque, mientras más energía tenga el choque, más pequeños son los detalles que podemos explorar.
10:48En cada colisión, parte de esa energía se transforma en partículas nuevas,
10:53y enormes detectores registran lo que les va saliendo.
10:57Así, esta máquina enorme de 27 kilómetros nos permite estudiar escalas muchísimo más pequeñas que el núcleo de un átomo.
11:05Y producir un Higgs es extraordinariamente difícil.
11:08Aparece en promedio en uno de cada mil millones de choques.
11:12Encontrarlo exige analizar cantidades inmensas de información y distinguir su señal entre muchísimos otros procesos.
11:20El 4 de julio de 2012, dos experimentos del CERN, Atlas y CMS, anunciaron una nueva partícula compatible con el
11:29Higgs.
11:29Y solo se anuncia un hallazgo así cuando la probabilidad de que sea una casualidad estadística sea rara.
11:36Una de aproximadamente una en tres millones y medio.
11:41Seguramente has escuchado que el Higgs le da la masa a las cosas, pero esa no es toda la historia.
11:47Primero, el campo de Higgs y el bosón no son lo mismo.
11:52El campo está presente en todo el universo.
11:55Y el bosón es una pequeña excitación de ese campo que podemos producir en ciertas condiciones.
12:01Y segundo, la interacción con el campo explica la masa de partículas elementales, como los electrones y los quarks.
12:08Pero la mayor parte de la masa de los protones y de los neutrones proviene de la energía de la
12:13fuerza fuerte que mantiene unidos a los quarks en su interior.
12:17Pero ¿y si los quarks tampoco fueran las piezas más pequeñas?
12:21Hasta ahora no hay evidencia de que tengan una estructura interna.
12:25Pero en la ciencia hay una gran diferencia entre no haber encontrado algo y demostrar que no existe.
12:32Si los quarks tuvieran piezas internas, las colisiones de muy alta energía podrían revelar señales que no encajaran con las
12:40predicciones.
12:41Por ahora lo que sabemos es hasta dónde hemos podido explorar.
12:44Y que en esas escalas nuestras teorías parecen funcionar con una precisión extraordinaria.
12:50Esta búsqueda de lo diminuto también nos lleva a una pregunta enorme.
12:54¿Qué relación hay entre las partículas más pequeñas y el universo entero?
12:58En sus primeros instantes, recordemos que el universo era muchísimo más caliente y denso que hoy.
13:04Y aceleradores como el LHC nos permiten estudiar algunas de esas condiciones extremas.
13:09Así, la física de partículas y la cosmología parecieran ir en direcciones opuestas, pero persiguen a la misma meta.
13:17Descubrir las reglas fundamentales de la naturaleza.
13:20Para entender hasta dónde puede llegar esta exploración, platicamos con el Dr. Edward de la Cruz Gurello,
13:27investigador del Departamento de Física del CIMBESTAF.
13:37Hoy le preguntamos a Edward de la Cruz, doctor en ciencias con especialidad en física
13:43y colaborador directo en el descubrimiento del bosón de Higgs en el gran colisionador de hadrones
13:50sobre las escalas del universo y la importancia de estudiar lo más pequeño para entender lo más grande.
13:57Doctor Edward, cuéntenos más al respecto.
14:02El universo es que está estructurado en pequeños bloques, ¿no?
14:07Entonces nosotros justamente buscando la estructura de la materia en las escalas más pequeñas,
14:15digamos pensando después del átomo que contiene electrones, que contiene protones, neutrones
14:20y que incluso estos protones y neutrones también están formados de algo que llamamos quarts.
14:25Entonces, pues conocemos cómo funciona la naturaleza, ¿no?
14:29Lo más pequeño que conocemos es más o menos el tamaño del electrón.
14:36Es como 10 a la menos 18 metros, decimos.
14:40Como si agarráramos un metro y lo dividiéramos en millones de millones de millones de partes
14:46para ver el tamaño de un electrón.
14:48Entonces, eso es lo más chiquito que hemos logrado observar, por decir así.
14:54Y de ahí, a ese mismo nivel tenemos lo que conocemos como quarts.
14:58Entonces realmente, pues hasta el momento conocemos lo más pequeño, son justamente los electrones y los quarts.
15:06A lo largo, digamos, de la historia del hombre, pues se han estado tratando de conocer, digamos,
15:11estas pequeñas estructuras, cómo se complementan y funcionan.
15:16Y hemos descubierto, digamos, que existen cosas como la fuerza magnética, la fuerza eléctrica,
15:23que son las responsables esencialmente de tener esta estructura que llamamos átomos.
15:27Pero también existe algo que lo conocemos como la fuerza fuerte,
15:31que es la encargada de tener estas cosas que llamamos quarts,
15:34que es lo que está dentro de los protones en neutrones,
15:37los une para formar justamente los protones en neutrones.
15:41Y una vez que tú los tienes, pues ya juntas protones y neutrones y electrones
15:46y ya tienes tus átomos.
15:47Y luego unes los átomos para formar estructuras, que formen los materiales,
15:52que luego se unen para formar moléculas.
15:54Y así nos vamos creando todo hasta tener realmente el universo que conocemos.
16:00Hay evidencias de que el universo nació en un Big Bang, le llamamos,
16:05pero eso da origen nada más a luz, a ondas electromagnéticas.
16:09Nosotros vemos a través de ondas electromagnéticas de la luz.
16:13Pero la luz tiene una velocidad finita.
16:16Entonces, si nosotros nos fuéramos hacia atrás en la distancia que la luz ha recorrido,
16:20desde donde venga, siempre vamos a encontrar una distancia máxima,
16:24que es la distancia que había viajado la luz, que nosotros estamos residiendo en nuestro ojo.
16:30Y entonces estamos limitados a ese universo que podemos ver.
16:33Incluso si no usamos nuestros ojos, si no usamos antenas,
16:37aún así también la velocidad es la misma y vamos a llegar a una distancia máxima que podemos ver.
16:43Ahora sí, escala es muy pequeña.
16:45Para poder mencionar que es el bosón de Higgs, nosotros hablamos mucho de cosas que están ahí,
16:52que permean el espacio y que le llamamos campos.
16:56Yo creo que el ejemplo más claro es la temperatura.
16:58Uno puede, en una casa, medir la temperatura en cada punto del espacio
17:01y seguramente la parte que está cerca de la ventana está más fría.
17:06Ese es lo que le llamamos campos.
17:09Entonces nosotros a nivel, en la física moderna, hablamos de los campos que existen y que permean el espacio.
17:14Lo mismo sucede con las partículas.
17:16El punto de las partículas del bosón de Higgs es que hay un campo que permea a nivel microscópico.
17:25El bosón de Higgs le da masa a esas partículas fundamentales, al electrón, a los cuarces y demás.
17:31Y entonces al tener masa de ellos, pues ya todo lo que van formando, pues van adquiriendo masa también.
17:35Y por eso es que nosotros decimos que el bosón de Higgs es bastante importante
17:41porque da origen a lo que nosotros conocemos como la masa de las partículas.
17:47Todo eso realmente se pone en conjunto y nos permite conocer cómo el universo ha evolucionado
17:52y cómo el universo, digamos, ha llegado hasta donde estamos.
17:56Entonces realmente en la física moderna, el universo como un todo,
18:00pues no nada se estudia, digamos, viendo desde la astronomía o desde astropartículas,
18:07que es ver el cosmos como tal, sino también desde los grandes laboratorios que tenemos terrestres,
18:13donde tratamos de entender desde la estructura más fundamental de la materia,
18:18cómo funcionan realmente las fuerzas de la naturaleza,
18:21cómo sienten estas partículas, las demás partículas.
18:26Y entonces tratamos de poner todo eso en un conjunto para realmente comprender
18:30cómo el universo en el que vivimos, del cual también somos parte,
18:35pues ha evolucionado y nos ha llevado a esto tan maravilloso que es muy, muy difícil de entender.
18:50Y aquí es donde todo esto comienza a conectarse con el espacio exterior.
18:55Porque, aunque el bosón de Higgs, los quarks y los aceleradores de partículas
19:00parecieran estar muy lejos de las galaxias y de las estrellas,
19:04en realidad forman parte de la misma historia.
19:07Pensemos en el Sol.
19:08Cada segundo, en su interior, se producen reacciones nucleares que transforman hidrógeno en helio
19:14y liberan enormes cantidades de energía.
19:17Gracias a la física de partículas, podemos entender qué ocurre en esas reacciones,
19:21por qué se libera esa energía y cómo es que la energía termina llegando hacia nosotros
19:27en forma de luz y de calor.
19:29Pero esta relación va mucho más allá de nuestra estrella.
19:33Cuando los astrónomos observan galaxias lejanas, no solo están viendo objetos distantes,
19:38también están recibiendo información sobre cómo era el universo hace millones o incluso miles de millones de años.
19:46Para interpretar esa información, necesitamos conocer las leyes que gobiernan a la materia y a la energía.
19:53Y hay algo todavía más sorprendente.
19:54Durante los primeros instantes del universo, las condiciones eran tan extremas
19:59que la materia se comportaba de formas muy diferentes a las que conocemos hoy.
20:04Al estudiar a las partículas y a sus interacciones,
20:07los científicos pueden poner a prueba modelos sobre cómo evolucionó el cosmos
20:12desde sus primeras etapas hasta convertirse en el universo que observamos hoy.
20:17Y hablando de observar, hoy no vamos a buscar un objeto en el cielo.
20:22Vamos a construir una escalera de tamaños, empezando por lo más grande.
20:36Seguramente alguna vez te has preguntado
20:39¿Qué tan grande puede llegar a ser el universo?
20:42Pero, ¿alguna vez te has preguntado
20:45¿Qué tan pequeño puede llegar a ser?
20:48Comencemos por nosotros.
20:50Un ser humano puede medir entre un metro y medio y dos metros.
20:55Pero si cambiamos de escala, dejamos de vernos como individuos
21:00y comenzamos a observar algo mucho más grande.
21:03Pasamos de una persona a un ecosistema
21:07y de un ecosistema a la biosfera.
21:10Esa capa de nuestro planeta que contiene toda la vida que conocemos.
21:14Y entonces aparece la Tierra, con sus miles de kilómetros de diámetro.
21:20Sin embargo, cuando cambiamos nuevamente de escala,
21:24nuestro planeta comienza a parecer diminuto frente al Sol, nuestra estrella.
21:30Y aunque el Sol concentra la mayor parte de la masa del sistema solar,
21:35él mismo ocupa apenas una pequeña región dentro de una estructura mucho mayor.
21:40Pero incluso el Sistema Solar es apenas una pequeña región dentro de la Vía Láctea, nuestra galaxia.
21:48Y la Vía Láctea, a su vez, es solo una en 300 de miles de millones de galaxias
21:55que podemos encontrar en el Universo observable.
22:00Hasta aquí hemos viajado hacia lo más grande.
22:03Ahora hagamos el recorrido contrario.
22:07Retrocedamos desde el Universo hasta nosotros.
22:09Y sigamos avanzando hacia lo más pequeño.
22:13Pasamos de una persona a sus órganos, de los órganos a los tejidos, y de los tejidos a las células.
22:21Las células están formadas por estructuras mucho más pequeñas, compuestas por moléculas.
22:28Y las moléculas, a su vez, están formadas por átomos.
22:32Pero el átomo tampoco es el límite.
22:35En su interior, encontramos un núcleo, formado por protones y neutrones.
22:41Y estos, a su vez, están constituidos por partículas más pequeñas, entre ellas, los quarks.
22:49A este punto, estamos hablando de escalas inferiores a una millonésima de millonésima de millonésima de metro.
22:58Ahora ya lo sabes.
23:00Así como nos imaginamos de enorme nuestro Universo, también contiene un mundo increíblemente pequeño.
23:16Pues, hoy aprendimos que el Universo se puede explorar desde escalas enormes hasta escalas exageradamente pequeñas.
23:24Pero la pregunta de fondo sigue abierta.
23:26¿Existe algo más pequeño que los quarks y los electrones?
23:30Hasta ahora, no tenemos evidencia de que así sea.
23:33Y tal vez, esa sea la parte más fascinante de la física.
23:37Que no importa si miramos hacia los confines del Universo, o hacia las escalas más pequeñas que podamos investigar.
23:44En ambos extremos, encontramos una realidad muchísimo más grande y muchísimo más profunda de lo que nuestros sentidos pudieran imaginar.
23:53Yo soy César López, y esto fue Un Pixel del Universo.
23:57Nos vemos en el próximo episodio para seguir explorando los secretos que nos esconde el cosmos.
24:02Continúa en La Señal de Suma TV, canal de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo.
24:40La Señal de Suma TV
24:53La Señal de Suma TV, canal de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo.

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