Diagramas de Feynman

Los seguidores de The Big Bang Theory seguramente recuerdan la imagen anterior… corría el año 2008, era la primera temporada de TBBT, el treceavo episodio: The Bat Jar Conjecture, AA perdía 1150 puntos contra PMS con 1175, el Dr. Gablehauser hacía la última pregunta, y yo ponía una cara similar a la de Sheldon.

Estupor en los rostros de todos. Wolowitz lo resume muy bien: “Parece como algo encontrado en la nave espacial de Roswell”. Sheldon declina dar una respuesta oficial al problema, por ello pierde el Torneo de Física, y yo sigo sin saber que son esos garabatos dibujados con aparente orden. El tiempo pasó y mi duda permaneció en stand by, hasta que en un devaneo wikipedístico (Wikipedia es una herramienta excelente para la procrastinación), encontré los Diagramas de Feynman.

Richard Feynman es definitivamente uno de mis científicos favoritos: profesor muy querido y dedicado, bromista incansable, pintor aficionado, músico de samba y… ¡ah, sí!, también ganó un Nobel de Física en 1965. Una de sus aportaciones a la ciencia más usadas son lo que nos trae a departir el día de hoy: sus diagramas. Los diagramas de Feynman son una herramienta para calcular probables reacciones entre partículas elementales en tiempo y espacio de una forma sencilla.

No pretendo explicar como se formulan los diagramas de Feynman (ya que no es el lugar adecuado, ni poseo los conocimientos suficientes para ello), pero sí mostrar sus componentes principales. Así, aunque no se comprenda la física asociada,  el diagrama en sí no será completamente desconocido. Comencemos con el órden: se leen de izquierda a derecha en espacio y de abajo hacia arriba en tiempo. Ahora la composición: está formado por líneas rectas y onduladas. Las rectas representan partículas de materia (fermiones) y las onduladas representan partículas de fuerza (bosones). En el modelo estándar de la física existen dos tipos de fermiones fundamentales:

• Quarks: partículas elementales y constituyentes fundamentales de la materia. Existen 6 tipos de ellos: arriba (u), abajo (d), encantado (c), extraño (s), cima (t) y fondo (b). Cuando varios de ellos se combinan forman partículas compuestas los protones (uud) y los neutrones (udd).
• Leptones: Al igual que los quarks, los leptones son partículas elementales y constituyentes de la materia. Existen tres sabores: electrón, muón y tau. Cada sabor tiene un par de partículas: la primera es una partícula cargada que lleva el mismo nombre de su sabor; la otra es una partícula neutra casi sin masa llamada neutrino. Lo que nos da un total de 6 tipos de leptones: electrón (e), muón (μ), tau (τ) y los neutrinos asociados: electrón neutrino (ν_e), muón neutrino (ν_μ) y tau neutrino (ν_τ).

Los bosones son partículas subatómicas que actúan como mediadores de fuerza. Cada tipo de interacción (fuerza) tiene una partícula portadora asociada. Así los gluones (g) son portadores de la interacción nuclear fuerte, los fotones (γ) son portadores de las interacciones electromagnéticas y los bosones W y Z median la interacción débil.

Pero no se acaba ahí la cosa, el modelo estándar de la física también predice la existencia de otras partículas como el bosón de Higgs (ese que no encuentran en el CERN con el LHC) o el taquión (una partícula hipotética que se mueve más rápido que la velocidad de la luz). Por ello, para entender los diagramas de Feynman es conveniente estar familiarizado con los hadrones (como los protones y neutrones) y otras partículas subatómicas.

Y ahora que ya saben lo básico para interpretar los diagramas de Feynman, se me ocurren tres opciones:

1. Sentirse más geeks de lo que ya son yendo al proyecto Wikimedia Commons y tratar de comprender los diagramas de Feynman que tienen, o
2. Sorprender a sus novias(os) este 14 de febrero regalándoles el Kit Beta Decay con su diagrama de Feynman correspondiente.
3. Celebrar como PMS al derrotar a AA.

Si desean ahondar un poco más en el tema, les recomiendo este excelente video del proyecto Sixty Symbols de la Universidad de Nottingham: