¿Qué es el tiempo?

Gerardo Herrera Corral. Al universo le tomó unos minutos para producir los átomos. Cientos de millones de años para hacer a las estrellas y los planetas. Pero necesitó 5 mil millones de años para hacer a la humanidad. Esa frase de George Gamow resume de manera muy concisa la historia del universo. Una historia extraordinaria que se puede contar en términos de etapas, de la etapa presente, en la que justamente vemos a la característica principal del ser humano, que es la conciencia, la capacidad de pensar, de reflexionar, de percibirse a sí mismo en sus atributos esenciales.

Y esa cualidad especial que tenemos los seres humanos nos lleva entonces a considerar la vida como fundamental para generar pensamientos a la vida como un fenómeno extraordinario en el universo que nos hace pensar en su origen y en la estructura extraordinaria de una molécula que es el ácido desoxirribonucleico. A los átomos que la conforman. Al origen de esos átomos en el centro de las estrellas.

Las estrellas que se generan en nebulosas, que son nubes gigantescas de hidrógeno y helio, que son los átomos primordiales que se generaron a partir de un plasma, un plasma de quarks y gluones de partículas elementales que se comporta como un líquido perfecto. Es la materia que da origen a todo lo que nos rodea y es también la materia que ha sido para mí por muchos años el objeto de estudio.

Yo soy Gerardo Herrera Corral, soy físico, he trabajado por muchos años en el experimento ALICE del Gran Colisionador de Hadrones. Trabajo en el Departamento de Física del Cinvestav, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados y soy investigador asociado en el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares en el CERN, donde se encuentra el acelerador más grande del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones, que como probablemente ustedes sepan, es un anillo gigantesco, el instrumento científico más grande y complejo jamás construido.

Una máquina gigantesca que se encuentra entre 100 y 170 metros por debajo del nivel del suelo, en un túnel de unos cuatro metros de diámetro que lleva los protones en la dirección de las manecillas del reloj y en la dirección opuesta para hacerlos chocar en cuatro puntos del anillo en donde se han colocado detectores para ver qué es lo que ocurre.

El experimento de ALICE es uno de ellos. ALICE es un acrónimo por A Large Ion Collider Experiment. La idea del experimento ALICE es el estudio del universo temprano. El universo temprano es aquel que existió entre uno y diez microsegundos después del Big Bang. Hoy pensamos que en ese periodo, entre uno y diez microsegundos después del Big Bang, el universo era un plasma extremadamente caliente, extremadamente denso, de quarks y de gluones.

Y en el experimento ALICE, podemos recrear esas condiciones. Recreamos a ese plasma haciendo chocar iones de plomo a muy alta energía. Ahí, por unos instantes hemos conseguido las temperaturas más altas que se han logrado producir de manera controlada en el laboratorio. Tenemos registrado en el libro Récord de Guinness 5.5 billones de grados Celsius. Desde que se registró en el libro Récord de Guinness el experimento ALICE ha conseguido temperaturas aún mayores. Son temperaturas 250.000 veces más grandes que las temperaturas que existen en el centro del Sol y son las temperaturas que debieron existir cuando el universo recién comenzaba. La materia se encontraba en una forma distinta de las que conocemos. No eran un sólido, no era un líquido, no era un gas, era un plasma.

Y esa es la parte central de mi trabajo, de mi investigación, de mis estudios. La historia del universo ha sido mi fascinación. A eso me he dedicado toda la vida y esa es de lo que podemos conversar hoy aquí con ustedes.

Roberto. Mi nombre es Roberto López y quisiera hacerte una pregunta. La pregunta es muy sencilla, pero a la vez creo que es muy compleja y es ¿qué es exactamente el universo?, ¿cómo se creó?, ¿cómo empezó y si algún día tendrá un final o acabará?

Gerardo Herrera Corral. Bueno, el universo lo entendemos como la fábrica de espacio y de tiempo. Hoy pensamos que se originó hace 13.800.000.000 de años en algo que hemos llamado Big Bang. La Gran explosión. Tenemos un modelo cosmológico del origen del universo. Tenemos el modelo del Big Bang que establece esa edad y que establece el momento en que una fluctuación del vacío generó espacio y tiempo y que se estabilizó con la presencia de un campo muy especial al que los cosmólogos llaman inflatón y que podría muy bien ser una partícula que fue descubierta en 2012 en el Gran Colisionador de Hadrones, que es el Higgs. Tiene todas las características que necesita ese campo para hacer que el espacio y el tiempo se inflen súbitamente.

Y ese proceso de inflación cósmica es lo que creemos estabilizó al universo. Eso debió haber ocurrido cuando el universo tenía diez a la -35 segundos, es decir, un punto seguido de 34 ceros y un uno de segundos. La inflación cósmica, entonces, es de alguna manera el origen mismo del universo. Es la idea que tenemos actualmente del origen del universo.

Cuando ese fenómeno de inflación cósmica se detuvo muy rápidamente también, el universo ya tenía el tamaño de aproximadamente un metro. Había crecido de miles de millones de veces más pequeño que un protón, hasta ser del tamaño de una pelota. Desde entonces, el universo se expande, el universo crece, no súbitamente, como en el caso de la inflación cósmica, pero se expande.

Y cuando ese fenómeno de inflación cósmica se detuvo, había aparecido masa, es decir, había aparecido una resistencia al movimiento. Esa resistencia al movimiento, esa inercia, los físicos la llamamos masa y es gracias a la aparición de la masa, de la inercia, al movimiento, que se formaron estructuras en el universo. Es ahí donde aparece el plasma de quarks y gluones del que hablábamos hace unos minutos.

Y ese plasma de quarks y gluones en su estado acabaría por desencadenar reacciones que terminaron por darnos el mundo, como lo vemos actualmente. Si el universo acabara o no depende también de algunos parámetros y en particular de algo que los físicos llamamos constante cosmológica. Una forma de imaginarse la constante cosmológica es en términos de densidad. No es exactamente la densidad del universo, pero es una especie de densidad en el universo.

Densidad es la cantidad de materia que hay por un determinado volumen, dependiendo del valor que tenga esa constante cosmológica. Dependiendo de esa densidad del universo, es que podemos pensar que el universo seguirá creciendo y se acelerará expandiéndose para acabar en un universo extremadamente frío, desgarrando todas las estructuras que hoy podemos ver. O quizá seguirá creciendo como lo está haciendo hasta ahora, de una manera estable o bien podría ser también que si la constante cosmológica toma ciertos valores, el universo se empiece a contraer para acabar en algo que llamamos el Big Crunch, como un colapso del universo en el que este va a ser cada vez más pequeño y más caliente, para terminar, entonces en eso, en una especie del origen mismo, en una singularidad parecida a la que se originó. Es como nos estamos imaginando el futuro del universo. Pero por supuesto que para tener una certeza de estas posibles vertientes de nuestro universo es necesario conocer más. Y todavía tenemos muchas grandes incógnitas alrededor del universo, de lo que lo compone y de la manera como interaccionan sus partes.

En la física moderna tenemos dos grandes pilares del conocimiento. Tenemos a la teoría de la relatividad, que tiene una teoría especial de relatividad y una teoría general de la relatividad que nos explican el mundo en grandes velocidades y en grandes escalas. La teoría de la relatividad la asociamos siempre con Albert Einstein, pero en realidad fue construida por mucha gente que trabajó en ella y que nos da una buena idea de cómo se comporta el espacio y el tiempo y nos explica una de las fuerzas fundamentales del universo, que es la gravitación.

Nos explica por qué la Tierra y la Luna se atraen y por qué el Sol atrae a los planetas y nos explica por qué las galaxias se mueven como lo hacen. Pero tenemos el otro gran pilar de la física moderna, que es la mecánica cuántica. La mecánica cuántica nos explica al mundo microscópico, nos explica la manera como se comportan los átomos y las partículas elementales.

Y a partir de la mecánica cuántica hemos logrado en buena medida entender tres de las cuatro interacciones fundamentales –la interacción electromagnética, la interacción débil y la interacción fuerte– manera tal que de las cuatro fuerzas, tres pueden ser explicadas en términos de la mecánica cuántica y una de ellas puede ser explicada en términos de la teoría de la relatividad.

Sin embargo, no hemos logrado compatibilizar estas dos teorías. No tenemos un esquema completo que las englobe. Hay incluso fenómenos que hacen pensar que no se entienden, que la teoría, que la mecánica cuántica no está completamente de acuerdo con la teoría de la relatividad y viceversa. Es una de las grandes incógnitas. No tenemos entonces una teoría satisfactoria completa que nos permita entender ciertos fenómenos en la naturaleza que nos darían mayor certeza para contestar este tipo de preguntas.

Por ejemplo, el Big Bang, el origen mismo del universo, nos lo imaginamos como un punto o una región muy pequeña de la que se originó todo y debe haber sido con unas densidades de energía a temperaturas extremadamente elevadas y densidades de materia extremadamente altas, de manera tal que la teoría de la relatividad debe jugar un papel en el origen mismo del universo. Pero siendo también una región microscópica, la mecánica cuántica debería de jugar también un papel allí, y no sabemos cómo poner las juntas para explicar un fenómeno tan fundamental como el origen mismo del universo.

En los agujeros negros, los agujeros negros son objetos extremadamente masivos que pueden ser explicados muy bien con la teoría de la relatividad. Pero ahí, en el borde de los agujeros negros, en el horizonte de eventos, ocurren fenómenos cuánticos. Son lugares especiales en el universo en donde se reúnen ambas, la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad, y no tenemos una teoría que las englobe para poder entender bien esos fenómenos. De manera que todavía tenemos grandes incógnitas en nuestro conocimiento de las cosas. Ustedes habrán escuchado, por ejemplo, hablar de la materia oscura. Tenemos razones para pensar que el 96% de lo que está ahí, de lo que percibimos sus efectos, es materia y energía oscura. Y no sabemos qué es esa materia oscura, no sabemos de qué está hecha, no sabemos de qué manera interacciona y cuáles son sus características.

Todas esas incógnitas nos obligan a ser más humildes al momento de contestar preguntas tan ambiciosas como el destino del universo. Es a eso a lo que me refería con decir que tenemos que entender un poco mejor todavía la naturaleza para poder contestar de manera más fehaciente preguntas tan ambiciosas.

Bethlehem. Mi nombre es Bethlehem Gomez Luna, soy egresada del Instituto Politécnico Nacional y mi pregunta va dirigida a saber qué hubo antes del origen del universo, si hubo algo. Si la respuesta es sí, saber que hubo.

Gerardo Herrera Corral. La pregunta obligada. Si alguien tiene una teoría del origen del universo, la primera pregunta que le harían ¿Qué ocurrió antes del origen del universo? En el modelo cosmológico actual, el modelo del Big Bang, nosotros nos imaginamos al universo como el todo que incluía el espacio y el tiempo, y nos incluye a nosotros ahí mismo. Y consideramos que no tiene mucho sentido pensar en qué ocurrió antes, porque no estaban las categorías de espacio y tiempo ni las estructuras que nos hacen posibles.

No tiene mucho sentido pensar en un tiempo antes de que el tiempo comenzara a sonar. Sería un poco la respuesta estándar, pero por supuesto que es un tema de investigación. Y por supuesto que hay colegas cosmólogos que han propuesto modelos como el del Premio Nobel de Física, Roger Penrose, que ha propuesto una cosmología cíclica en la que establece que el universo ha existido siempre como tal, pero que tiene ciclos de expansión y de contracción, y que lo que actualmente vemos como el origen del universo, como el Big Bang, en realidad solamente fue un momento de contracción del espacio tiempo que luego empezó nuevamente a crecer.

Y como esta propuesta existen otras. Los seres humanos tenemos una cierta tendencia a buscar teorías más confortables que la que actualmente tenemos, pero eso es solamente, otra vez, una respuesta especulativa a algo que realmente no conocemos bien a bien. Por el momento el modelo que tenemos del origen del universo es el modelo del Big Bang. Tenemos evidencia física de que debió haber comenzado hace 13.800.000.000 de años.

Tenemos una muy buena idea de la antigüedad del universo y tenemos razones para decirlo. Las primeras evidencias físicas observacionales es la que hizo Hubble, un astrónomo norteamericano que se dio cuenta de que todas las galaxias, los objetos lejanos que observamos, se alejan unos de otros. Cuando se empezó a hacer de manera sistemática, se pudo constatar que efectivamente todo en el universo se está alejando y cuanto más alejadas las galaxias, más rápidamente se alejan de las demás.

Es decir, nos dimos cuenta que el universo está en expansión y eso de inmediato hizo pensar a los físicos que entonces hay un tiempo en el pasado en que todo estaba junto, de manera casi directa. Pues entonces podemos hacer un gráfico de la velocidad con que se alejan de la distancia a la que se encuentran y nosotros hacemos un gráfico de esas distancias y de esa velocidad, y prolongando una línea nos vamos a dar cuenta en qué momento en el pasado estaba todo junto.

Esa es una de las primeras evidencias de que todo viene de alguna región más pequeña. Fue la primera evidencia de que el origen del universo tenía algo que ver con una región a la que luego llamamos el Big Bang. Pero después vendría un hallazgo muy importante, porque cuando la gente empezó a construir una teoría alrededor del Big Bang, alrededor de esta idea de que todo se originó en un punto o en una región pequeña, la gente empezó a hacer cálculos y modelos, y George Gamow, el físico inmigrante ruso en los Estados Unidos, que dijo esta frase con la que comencé mi conversación, él propuso que si el universo venía de una región pequeña, como se veía por la expansión de las galaxias y demás, entonces debería de existir una débil radiación, una luz tenue que estaría presente en todo el universo y pronosticó incluso el valor de la energía de ese ruido de fondo, que es lo que es, un ruido de fondo que debería estar presente. Cuando la gente lo buscó y lo buscó por mucho tiempo, lo encontró. En cierta manera siempre se dice de manera para acercar un poco los conceptos a nuestras vidas, –que ya no tanto, ¿verdad? porque los jovencitos ya no conocieron las televisores estos de cinescopio, estos con las pantallas largas, así que existían antes. Ahora las pantallas planas no no reproducen el fenómeno del que voy a hablar–. Esos cinescopios funcionaron, por cierto, con un acelerador de partículas acá que hacía… disparaba electrones contra la pantalla fosforescente y hacía un barrido por toda la pantalla dando la imagen.

Esos televisores, cuando no estaban sintonizados en algún canal, les daba un patrón de puntitos blancos y negros que a lo mejor ustedes habrán visto. Y ese patrón se debe a un ruido blanco, a un ruido de fondo que es imposible eliminar, que está ahí. Es la manifestación de este ruido que pronosticó George Gamow y que debería de venir del origen mismo del universo.

A eso se le llama radiación cósmica de fondo. Se la descubrió y es una de las evidencias más fuertes de que el universo se originó en el Big Bang. Con el pasar de los años, en principios de los años 90, se pusieron en órbita en satélites que observan al cielo y que no ven ya solamente esa radiación con la energía, la temperatura que tiene, sino que ven en cada punto del espacio y se ha podido hacer un mapa de esa radiación en cada punto de la bóveda celeste.

Y esa fotografía extraordinaria que tenemos y que se ha ido mejorando con los años, –la más reciente que tenemos es de 2013, realizada por un satélite, por el satèlite Planck, de una misión europea de la Agencia Espacial Europea– es una imagen del universo temprano del universo cuando se originó esta radiación, esta luz fósil, este hálito del origen del universo. Y esta radiación cósmica de fondo es la evidencia más fuerte que tenemos para pensar que el universo se originó en el Big Bang.

¿Pero cómo eso puede ser evidencia de tal cosa? El universo es extremadamente frío, es decir, 2.7 grados Kelvin, es decir, -270 y fracción de grados Celsius. Y lo interesante de esa fotografía es que cuando el satélite mira en esa dirección y mide la temperatura del universo en un pixel, en una cierta región del universo, allá encuentra que es -270 grados Celsius y luego mide en la dirección opuesta, allá en la dirección opuesta de ese punto, y ve que la temperatura también es la misma temperatura.

Eso nos lleva a pensar que un tiempo atrás el universo estuvo todo junto para que la temperatura pueda ser la misma en todo el universo. Porque termodinámicamente sabemos que el calor si hubiese sido un universo grande, pues la temperatura elevada acá tardaría mucho tiempo en hacer que se calentara esa otra parte acá. Pero como es la misma temperatura en todas partes, tenemos razones para pensar que todo estuvo junto en el pasado. De manera que eso es hoy por hoy nuestra idea del origen del universo. Y la respuesta entonces sería que antes de que comenzara el tiempo no había tiempo. Y no tiene mucho sentido preguntarse por un pasado en un lugar donde no existía ni el espacio ni el tiempo.

Duna. Hola, mi nombre es Duna de la Torre y bueno doctor, con lo que nos dice entonces ¿qué es el tiempo?

Gerardo Herrera Corral. ¿Que es el tiempo? Es una pregunta ambiciosa. Es una de las preguntas que se ha planteado el ser humano desde que es ser humano y hay cantidad de respuestas, desde los antiguos filósofos hasta las respuestas que actualmente da la física. Pero como comentaba hace rato, la física tiene dos grandes teorías. Hay dos grandes columnas que la sostienen y la idea que cada una de ellas tiene del tiempo no es la misma.

La teoría de la relatividad ve al tiempo de una manera y la mecánica cuántica lo ve de otra. Para dar una idea general, clásicamente, es decir, la manera como Newton, Galileo, los antiguos físicos científicos del siglo XIX siglo XVIII, siglo XVII, han pensado en el tiempo. Es como un recipiente en el que ocurren las cosas. Es como imaginarse un espacio. Siempre hacemos una relación al espacio para hablar del tiempo. No es fortuito el espacio si lo percibimos como tal, el tiempo es más difícil. Pero siempre se imaginó clásicamente al tiempo como ese lugar en donde transcurren los fenómenos y esa es más o menos la manera como la mecánica cuántica ve al tiempo. La mecánica cuántica heredó esa visión del tiempo.

Sin embargo, la teoría de la relatividad sí se preguntó de fondo y modificó la concepción que tenemos del espacio y el tiempo, empezando porque la teoría de la actividad los juntó, puso en la misma tabla al espacio y al tiempo. En la teoría de la relatividad no se habla pues de tiempo o de espacio, se habla de espacio-tiempo y les dio un poco el mismo carácter. Para la teoría de la relatividad el tiempo es como un grado de libertad más. Así se dice. Es una expresión muy bella para decir que son las posibilidades que tiene un objeto de vivir, de habitar. Los objetos en la teoría de la relatividad, se pueden mover hacia el frente y hacia atrás. Se pueden mover de un lado a otro y se pueden mover de arriba a abajo en el espacio, pero también se mueven en el tiempo.

Y aunque el tiempo tiene características que lo hacen especial, como por ejemplo el no retroceder, sería como subir la cuesta o bajarla porque es una coordenada más, es una parte del espacio-tiempo. Pero esa manera de ver el tiempo en la teoría de la relatividad es algo espectacular porque nos da una visión completamente disruptiva de lo que nosotros experimentamos día a día.

Por ejemplo, para la teoría de la relatividad el tiempo no es fijo, no es absoluto, como sí lo es para la mecánica cuántica. En la teoría de la relatividad el tiempo es relativo. Cada uno de nosotros tiene un reloj. El tiempo transcurre de manera distinta para cada uno de los observadores. No es el mismo tiempo. Las personas que están sentadas en la primera fila, su reloj marcha más lento que para las personas que están sentadas más arriba, por el solo hecho de que están más cerca del centro de la Tierra, están sujetos a una fuerza gravitacional que es mayor que las personas que están sentadas en la fila de arriba, y eso hace que

sus relojes marchen más lentamente. El reloj para ustedes corre más deprisa. Están envejeciendo más rápidamente que las personas que están acá abajo. La diferencia es mínima, pero existe y se ha medido. Está verificada. No es una especulación. Esta relatividad en la posición es un hecho medido. Pero también cuando ustedes se están moviendo, su reloj cambia, su reloj marcha más rápido o más despacio, dependiendo de su velocidad y dependiendo de la dirección en que caminen con respecto a otra persona, de manera tal que el espacio y el tiempo en la teoría de la relatividad es elástico, se puede estirar y se puede contraer.

Esa es la manera como entendemos el tiempo en la teoría de la relatividad es una manera completamente distinta de la manera como usualmente consideramos al tiempo.

Ahora los de arriba se van a querer venir abajo para no envejecer tan rápido.

Marco. Hola Gerardo, que gusto saludarte. Yo soy Marco Polo Hernández. ¿Crees que eso que originó la vida en este planeta también se esté replicando en otros lados del universo?

Gerardo Herrera Corral. El fenómeno de la conciencia se es seguramente el fenómeno más asombroso que podemos presenciar hoy en el universo, como lo vemos, la capacidad de pensar. Así comenzamos la charla y de alguna manera esa está en la frase de George Gamow, “al universo le tomó 5 mil millones de años para hacer al ser humano”. Hoy pensamos, quizá no todo mundo, pero la gran mayoría estaremos todos de acuerdo que el fenómeno de la conciencia, la capacidad de pensar, la capacidad de percibirnos, tiene que ver con las neuronas, tiene que ver con una célula altamente especializada para recibir, integrar y transmitir señales eléctricas.

Por supuesto que hay gente que considera que no, que la conciencia es un fenómeno externo, que la conciencia no se encuentra en el cerebro ni es parte de nuestro sistema nervioso central. Cuando no entendíamos el origen de la vida –creo que lo entendemos ahora, bien– existía todo un movimiento y un grupo grande de gente que se llamaban los vitalistas y que consideraban que la vida no estaba en el cuerpo, que no residía en el organismo, que era algo externo, que flotaba, que era un soplo que nos llegaba.

No se conocían entonces los procesos moleculares y la manera como funciona la célula, ni el ciclo de Krebs, ni la manera de como el ADN se replica para dar otras células. No se conocía nada de la biología y la gente consideraba que la vida entonces era algo que flotaba fuera del cuerpo y algo parecido ocurre ahora con la conciencia.

Hay mucha gente que considera que la conciencia no reside en el cerebro ni el sistema nervioso, y que las neuronas no tienen nada que ver con los pensamientos. No sabemos por qué unos acordes musicales nos conmueven. No entendemos por qué un paisaje nos hace sentir como nos hace sentir, no lo entendemos. Y entonces recurrimos nuevamente a la idea de que la conciencia debe ser algo tan sofisticado que no se encuentra en las neuronas.

Pero en términos digamos generales, pensamos que sí, que debe haber algún mecanismo en el cerebro que nos hace generar pensamientos. Y entonces la pregunta sería estas neuronas, estas células altamente especializadas son muy parecidas a las otras células, tienen un citoplasma, tienen un núcleo, tienen una membrana, intercambian material como lo hacen las otras células. No exactamente como las demás, porque no son capaces de sostenerse por sí mismas. ¿No? Las neuronas necesitan células asistentes en el cerebro tenemos oligocitos y tenemos astrocitos que asisten a las neuronas porque no son capaces de realizar todas las funciones que realizan otras células de nuestro cuerpo. Pero sí podemos ver que se trata de células como las otras que se especializaron y todas las células que forman nuestro organismo son células especializadas para realizar tales o cuales funciones.

De manera que podemos pensar que la conciencia reside en el fenómeno de la vida y entonces cabe preguntarse ¿de dónde viene la vida? Y cuando nosotros nos ponemos a ver el funcionamiento de una célula, nos daremos cuenta de que en el núcleo residen una molécula extraordinaria a la que hemos llamado ácido desoxirribonucleico y el ARN son dos ácidos ribonucleicos que tienen la capacidad de transmitir información.

El ADN es capaz de desdoblarse, replicarse y transmitir información, y creemos que esa molécula tiene mucho que ver con el origen de la vida. Cuando nosotros analizamos esa molécula nos vamos a dar cuenta de una estructura espiral que tiene dos hilos que se tuercen y que esos dos hilos están pegados por bases, por nucleótidos. Cuatro de ellos.

Y cuando uno analiza toda esa estructura, se va a dar uno cuenta de algo extraordinario que tiene que ver con un elemento químico, el elemento químico carbono. El elemento químico carbono es, por muchas razones, un elemento único en la tabla periódica. Es un elemento capaz de formar compuestos con prácticamente todos los demás elementos químicos de la tabla periódica.

Es un elemento químico capaz de enlazarse consigo mismo. Hay otros elementos que se enlazan con sí mismos, es verdad, pero el carbono es el único que se enlaza de manera fuerte, covalente, consigo mismo, y eso le da una isomería. Así dicen los químicos. Tiene isómeros, es decir, forma compuestos químicos que tienen los mismos elementos pero que tienen formas distintas y se comporta de manera diferente.

Y el carbono es capaz de formar una cantidad enorme de isómeros. Uno bien podría decir que una de las propiedades del carbono es la vida, y entonces uno diría pues el carbono de donde proviene. Si es tan responsable de la vida ¿como se generó el carbono? Y eso nos lleva a pensar en las estrellas, el lugar en donde se cocinan los elementos pesados, en donde se genera la mayor parte de la tabla periódica, una buena cantidad de los elementos pesados en la tabla periódica, y así. Pero para contestar tu pregunta, yo diría que las formas moleculares básicas de la vida tienen que ver con el carbono, con el hidrógeno, con el oxígeno y con el nitrógeno, y esas formas básicas moleculares de la vida están presentes en muchos lugares, no solamente en nuestro planeta.

Ustedes habrán escuchado hablar de las misiones recientes, una misión japonesa reciente que se le adelantó a la misión norteamericana, que trajeron muestras de un asteroide cada uno distinto y en el que se han encontrado recientemente que había estructuras de los ya cuatro nucleótidos que forman el ADN y que están presentes en un asteroide lejano de nuestro planeta. Si esos nucleótidos de los que estamos hablando que unen a los hilos que se tuercen en el ADN, la adenina, citosina, el uracilo, la timina y la guanina, han sido descubiertos en el espacio de nuestro sistema solar, son asteroides, de manera tal que las formas moleculares orgánicas que están presentes en la química de la vida son más abundantes de lo que habíamos pensado. Eso nos hace pensar que probablemente el fenómeno de la vida tiene que ver con esas moléculas y la manera como se dispersan en muchos lugares del universo y que probablemente habrán lugares inhóspitos, pero que también podía haber lugares más amables con esas moléculas que les permitan formar estructuras más complejas.

De tal suerte que la respuesta sería que sí, que yo considero que el fenómeno de la vida puede ser más frecuente de lo que habíamos pensado.

Mario. Hola doctor, mi nombre es Mario Velázquez, gracias por compartir sus conocimientos y su experiencia con nosotros hoy. El día de hoy hemos hablado acerca de fenómenos grandes, ¿no?, los más grandes que se conocen, planetas, estrellas, el universo mismo. Pero usted estudia principalmente partículas que incluso son como muy pequeñas, incluso difíciles de ver. ¿Cuál sería la relación entre estos dos fenómenos?

Gerardo Herrera Corral. Si, yo soy físico de partículas elementales. Me dedico a la mecánica cuántica, al mundo microscópico, y me interesa, como decía, el estudio de un plasma de quarks y de gluones que está formado por partículas elementales.

Actualmente pensamos que todo lo que nos rodea está formado por 12 partículas, seis de las cuales son quarks y otras seis son leptones. En realidad todo lo que nos rodea está hecho de menos, que esas, está hecho de cuatro partículas, la primera familia, dos quarks muy ligeros y el electrón que con esos dos quarks se forman los átomos, se forman los protones y los neutrones que están en los núcleos de los átomos.

Y los electrones, como sabemos, neutralizan a los núcleos para formar átomos neutros. Y esas son las partículas elementales. Yo me dedico a eso, al estudio de eso. Pero la razón por la que nos interesa mucho el mundo de lo microscópico es que, de manera paradójica, lo más pequeño se relaciona con lo más grande. Uno siempre viaja al pasado, es inevitable, no podemos ver nada en el momento mismo en que nosotros pensamos que lo estamos viendo, porque a la luz le lleva un tiempo en llegar hasta la retina.

Si ustedes ven a su compañero que está al lado, no se van a dar cuenta de si está enojado o están sonriente hasta que hayan transcurrido dos o tres nanosegundos. Tendrán que pasar dos o tres mil millonésimas de segundo para que ustedes se den cuenta si la persona está sonriendo o está enojada o está llorando. El acto mismo de mirar es un viaje al pasado, no lo podemos evitar.

Es el tiempo que le lleva a la luz, reflejarse en el rostro de esa persona y llegar hasta nuestra retina. Si nosotros observamos la luna, la estamos viendo como era 1.3 segundos antes. Nunca vamos a ver la luna como es en el momento mismo en que volteamos a verla. Si el sol desapareciera, nos enteraríamos ocho minutos después.

Y si miramos al cielo, a los planetas del sistema solar, podemos viajar atrás en el pasado 14 horas. Si empezamos a ver galaxias, podemos viajar años atrás. En el pasado estaremos viendo a la galaxia M 87 como era miles de millones de años en el pasado. Mirar es siempre un viaje al pasado. No podemos percibir el presente en el momento en que nosotros lo estamos pensando.

Y uno entonces diría yo puedo hacer un telescopio que vaya tan lejos de manera tal que en algún momento yo pueda ver el Big Bang, porque estoy yendo cada vez más atrás. Si yo veo las primeras estrellas y ustedes escucharan que el James Webb publicó unas imágenes de las primeras estrellas que se formaron cuando el universo tenía algunos cientos de millones de años, como decía George Gamow, pues están viendo atrás en el pasado. Y entonces yo quiero seguir viendo y construyo más telescopios para ir más atrás y más atrás, porque quiero llegar a ver el origen mismo del universo observando el cielo. Pero no lo van a lograr porque van a construir un telescopio tan potente que en algún momento ustedes van a ver un muro de oscuridad.

Hasta ahí llegó la astronomía. No le vayan a decir a mis colegas astrónomos que hablé mal de ellos, pero la astronomía está limitada a observar el universo. Cuando este tenía 380.000 años, no puede ver más atrás, porque antes de ese tiempo la luz se encontraba atrapada en un plasma electromagnético. Ese plasma electromagnético se parece al plasma que existe en las lámparas de neón, donde las cargas positivas y las cargas negativas están separadas y la luz no puede escapar porque está siempre entre las cargas positivas y las cargas negativas.

Fue necesario que el universo se enfriara y que los electrones se combinarán con los protones para formar átomos, para que de esa manera la luz se escapara. Y entonces ocurrió el primer día del mundo, hace entonces casi 13.800.000.000 de años, el universo tenía apenas 300.000 años. Acababa de nacer. 380.000 años no es nada, en 13.800.000.000 de años. De manera que hasta ese punto todo era oscuridad.

Si queremos ver cómo era el universo detrás de esa pared, es necesario construir microscopios, no telescopios. Es necesario ver al interior de la materia, no hacia afuera. Eso es el Gran Colisionador de Hadrones. Los que trabajamos en el Gran Colisionador de Hadrones, queremos ver en la profundidad, en el interior de la materia, porque eso nos permite ver más atrás de ese muro. Nos permite ver los estados de la materia que existían, la manera como los quarks y los gluones estaban acoplados, cómo interaccionan y cómo se formaban, y qué temperatura tenían y qué densidad tenían, etcétera. Eso es lo que hacemos en el Gran Colisionador de Hadrones, ver al universo como era justo después del Big Bang. Esa es la manera como lo muy pequeño se relaciona con lo muy grande. Queremos ver las grandes estructuras, tenemos que ver al interior de la materia. Los que hacemos física de partículas elementales, los que trabajamos en el Gran Colisionador de Hadrones queremos ver más lejos. Es lo que hacemos, vemos más lejos que todos los demás.

Pablo. Mi nombre es Pablo Blass. Primero que nada, me gustaría felicitarlo por su trayectoria y agradecerle que se tomó el tiempo de estar el día de hoy aquí con nosotros. Me gustaría que nos platicara más sobre su participación dentro del CERN y su trabajo con el Colisionador de Hadrones.

Gerardo Herrera Corral. Muchas gracias a ustedes. A mí me encanta hablar de lo que hago. Es lo mejor que le pueden hacer a un físico es ponerle gente que lo escuche porque, pues es para pararlo, para detenerlo después es el problema. Bien, yo trabajo como les decía, en el experimento ALICE. Es un gran detector, es un conjunto de dispositivos y uno lo llama como si fuera una sola cosa. Esto es ALICE.

Es un detector que tiene una altura de casi 20 metros y una longitud de 36 metros. Es un dispositivo gigantesco que se encuentra ahí, en este anillo, en uno de los puntos de interacción con todos los dispositivos atentos al punto de interacción, porque queremos ver qué ocurre cuando los protones chocan, cuando los iones de plomo chocan y queremos medir todo lo que ocurre, medir la trayectoria de las partículas que salen volando.

Queremos medir la carga, queremos medir la identidad de cada una de las partículas, su velocidad, su energía, porque con toda esa información nosotros reconstruimos la interacción, reconstruimos lo que pasó. Decimos “Ocurrió esto, y entonces apareció una partícula y esta se desintegró, y por eso vemos así…” , y reconstruimos el evento. Eso es ALICE. Está formado de 19 sistemas. En México hemos diseñado, construido y operado tres de los sistemas de ALICE. Nosotros diseñamos el detector de rayos cósmicos que cubre toda la parte externa. Diseñamos el detector V0, que es un dispositivo fundamental de ALICE porque forma parte del sistema de disparo. Se llama el trigger del detector. El sistema de disparo es importantísimo en estos experimentos. Es un sistema que tiene que ser muy veloz.

Es un detector muy rápido. El detector V0 que diseñamos y construimos en México es un disco de plástico centellador leído con fibras ópticas que reacciona en pico segundos y que cada 25 mil millonésimas de segundo está tomando una decisión. Eso es el sistema de disparo, cada 25 mil millonésima de segundo de cero toma una decisión y le dice a todos los demás detectores de ALICE si la que acaba de ocurrir, si la colisión que acaba de ocurrir es interesante, si es buena y merece ser registrada o no. Eso es lo que hicimos los mexicanos y es un sistema muy relevante.

Fue una piedra angular del experimento. Hasta ahora es uno de los detectores que está en todas las publicaciones de ALICE porque es el sistema fundamental. El sistema de disparo es muy delicado. Si toma la decisión equivocada, todo el conjunto de datos que queda registrado no sirve de nada porque son datos sesgados que no te sirven para ser analizados, de manera que el sistema de disparo es importante. V0 hace eso. Toma la decisión y entonces le dice “Esta colisión es buena registrarla”, y entonces todos los demás detectores se despiertan. Así se dice, de hecho, es un wake up, se les da una wake up signal y entonces todos los demás sistemas se despiertan y registran lo que acaba de ocurrir. Y cuando viene otra colisión V0 dice, “No se registre esto es ruido, esto no sirve, esto es una colisión esporádica con un gas con algo que no nos interesa”.

Ese sistema disparo lo hicimos en México, y luego hicimos otro detector que están muy alejados del punto de interacción a 17 y 19 metros del punto de interacción. El primero se llamó AD y en la nueva versión se llama FD, que también fue diseñado y construido en México. De manera que eso es lo que hemos estado haciendo los mexicanos en el experimento ALICE desde hace muchos años y seguimos involucrados y estamos ahora interesados en ser parte de lo que será ALICE 3, que nos llevará al 2040, trabajando en temas de investigación con el experimento de ALICE, del Gran Colisionador de Hadrones. El Gran Colisionador de Hadrones es una máquina compleja. Se encuentra en el CERN, el Centro de Investigaciones Nucleares en Ginebra, en Suiza. Tiene varios componentes y componente como principal es un imán. Un imán como los que conocemos, o sea es un dipolo, asi norte y sur.

Entonces tiene un campo magnético que hace que las partículas cargadas se vayan doblando. Estos imanes son los imanes más intensos que se han, ahorita ya no, pero en su momento eran los imanes más fuerte, con campo magnético más y más grande que se construyeron en aquel entonces. 8.3 Teslas. Tanto que imagínese, cuando yo era joven, cuando yo empezaba mi carrera, era jovencito y se empezó a discutir la construcción del Gran Colisionador de Hadrones, se decía que el acelerador no era posible porque se necesitaban dipolos de 8.3 Teslas y eso era imposible de hacer. No se podían construir imanes con ese campo magnético. Así se decía. Yo crecí como estudiante haciendo mis estudios, diciendo “No, esa máquina que proponen no es posible porque los magnetos son muy intensos”, y de más. Ahora se hacen magnetos de 16 y 17 teslas.

Pero los que tiene el Gran Colisionador de Hadrones son de 8.3 Teslas. Para poder lograr ese campo magnético tienes que tener una corriente eléctrica enorme en la bobina, pero no lo pueden hacer con alambritos de cobre porque eso le produce campos magnéticos muy débiles. Tiene que hacerse con un alambrito especial que es una aleación de niobio titanio. Y el niobio titanio, cuando tú lo enfrías se vuelve superconductor, solo que para que el niobio titanio sea superconductor tienes que enfriar. Tienes que bajar la temperatura a -271 grados Celsius. Se lo enfría con helio líquido. Es un reto tecnológico enorme porque el helio a esa temperatura se comporta como un líquido súper fluido, como el plasma de quarks y gluones. Yo dije todo el tiempo que era un líquido perfecto.

Es un poco como el helio. Cuando tú lo enfrías, es un líquido que fluye sin resistencia. Toda la viscosidad del líquido ha desaparecido de tal manera que tú no lo puedes contener en un recipiente. Si esto fuera helio, no estaría ahí. Se empezaría a subir por las paredes del vaso, luego iría por acá y empezaría a gotear y se seguiría y se esparciría porque no tiene resistencia, no tiene viscosidad.

Eso es el helio. Y eso representa una dificultad tecnológica enorme, porque tienes un contenedor para tenerlo ahí lo tienes que cerrar. Pero si hay una fisura micrométrico por ahí se te escapa el helio. Eso es lo que emplea un colisionador de hadrones. Claro que sí hay sistemas de enfriamiento. Los detectores en los que se enfría con agua. Nosotros tenemos un detector que se enfría con agua, que tenemos este pequeños tubitos de cobre que entran hasta dentro de toda la estructura y el agua está circulando por el detector y se está enfriando con agua.

Sí, esa agua está recirculando ahí y es un sistema también muy complejo, porque esos tubitos por los que circula el agua no se pueden tapar, no se pueden tapar. Si eso se tapa, “chao” ¿no? Entonces tiene que ser un agua destilada, desmineralizada, etcétera, porque circula por el centro mismo del detector casi sin acceso. Llegan las mangueras hasta el sistema de agua y demás.

Entonces sí se emplea agua como sistema de enfriamiento en algunos sistemas pero no en el acelerador mismo, decimos que es el sistema de enfriamiento más grande del mundo. Es el sistema criogénico más grande del mundo porque enfriamos el anillo de 28 kilómetros y nos gustaba decir que era el lugar más frío del universo, pero ya nos corrigieron porque hay físicos que se dedican a bajas temperaturas y que logran temperaturas de mili Kelvin sobre el cero absoluto en sus laboratorios.

Entonces ahora decimos que el Gran Colisionador de Hadrones es el lugar más frío del universo, más grande, y esta máquina lo que hace es tiene una cámara de vacío, una cámara de vacío que es un tubo, pues, en realidad son dos tubos que están al alto vacío. El más alto vacío que existe en nuestro planeta se encuentra ahí, en ese tubo que son aproximadamente cuatro centímetros de espesor y por ese tubo viajan los protones en paquetes, protones que van en una dirección y en el otro tubo en la dirección contraria y ahí se los va acelerando.

Pasan en una etapa en la que hay estructuras resonantes que atrapan a los protones, los atrapan literalmente y así se dice, porque cuando se está preparando el haz hay un monitor en donde se le está diciendo cuál es el estado de cosas y hay un momento en que se está inyectando los protones, hay un momento en que se está haciendo una rampa para subir la energía de los protones y hay un momento en que se cachan los protones y es un momento artesanal que todo mundo celebra cuando ve ahí “catch up”, que lograron atrapar a los protones porque hay campos eléctricos que están oscilando en una cavidad, una cavidad resonante que cada vez que pasan por ahí los protones van aumentando y aumentando y aumentando la energía porque están recibiendo patadas. Literalmente, se dice “kickoff”. Es un kickoff. Se les da cada vez que pasan por esa cavidad, se les va aumentando la energía a los protones, hasta que alcanzan una energía muy alta, la más alta que se ha logrado, que es cerca de siete tera electrón volts, es una unidad de los físicos que nos sirven para describir la energía de estas interacciones, de manera tal que los protones van alcanzando una energía cada vez más alta hasta llegar a los siete tera electrón volts, una velocidad muy cercana a la de la luz.

Pero los físicos no nos gusta mucho hablar en términos de la velocidad de la luz, porque lo relevante es la energía, no la velocidad. Eso es lo que hace el Gran Colisionador de Hadrones. Lleva a los protones a muy alta energía y en esos tubos separados. Pero hay cuatro puntos en el anillo en que esos tubos se juntan.

Llega un momento en que se juntan los tubos. Se hace uno solo aproximadamente 100 metros antes del punto de interacción. 100 metros ya es un solo tubo y los haces de protones van cada vez más cercanos uno a otro y en el punto de interacción con campos magnéticos se los hace coincidir para que colisionen, de manera que en el punto de interacción se cruzan los paquetes de protones y ocurren choques de protones contra protones a la más alta energía jamás lograda.

Entonces, los físicos, como niños, nos gusta ver eso y saber qué pasa cuando chocan a muy alta energía. Eso es lo que hacemos. Conservamos la infancia en nuestro interior. Nos gusta ver esos choques de protones contra protones a muy alta energía y ver cómo se hacen pedazos y cómo salen por todos lados partículas. Y queremos ver qué son, si se produce algo nuevo, si se produce algún pedazo de algo que no conocíamos.

Eso es el Gran Colisionador de Hadrones. Y cuando yo digo el proyecto Gran Colisionador de Hadrones, pues es el acelerador y los experimentos que están en él. ALICE, Atlas, CMS y LHCB, son los cuatro grandes experimentos del Gran Colisionador de Hadrones y otros más pequeños que hay por ahí, que sería injusto y no los voy a mencionar porque me llevaría tiempo y porque se me olvidara alguno.

Entonces menciono los cuatro grandes experimentos. Este proyecto Gran Colisionador de Hadrones, se ha planteado cinco preguntas y es una manera, por supuesto muy resumida, de explicarle a la gente que lo que se hace ¿verdad?, también injusta, porque en realidad se buscan muchas cosas, pero digamos que podemos resumirlo en cinco preguntas. La primera de las cinco preguntas –son preguntas muy fundamentales–.

La primera de las cinco preguntas ya fue contestada. Nos interesaba mucho entender el origen de la masa. ¿Qué es la masa? Para los físicos, la masa es inercia, es resistencia al movimiento. La masa, para los físicos no es materia. La gente lo confunde, masa con materia. No, no, no, la masa no necesariamente es tangible. Puede haber objetos puntuales que no tienen estructura, que no tienen un volumen y que tienen masa porque masa es resistencia al movimiento.

Y eso significa que para mover un objeto yo le tengo que aplicar una fuerza, de otra manera no se mueve y cuanto mayor masa tiene el objeto, más grande es la fuerza que yo le tengo que aplicar. Y entonces los físicos nos juntamos. ¿Por qué tiene masa el objeto? ¿Por qué se resiste a moverse? ¿Por qué se opone al movimiento?

¿Por qué esa inercia? ¿De dónde viene la masa? Esa es una de las preguntas fundamentales que el Gran Colisionador de Hadrones quería contestar. Y lo hizo. Le dio una respuesta. La respuesta está en un campo que lo permea todo, que está presente en el universo entero, que es omnipresente y que se llama Higgs, y lo encontramos. El Higgs está ahí, se lo observó.

En 2012 se anunció su existencia, que había sido prevista 50 años antes, en 1964. Se le observó y se anunció en 2012 y en 2013 recibieron el Premio Nobel, los físicos que propusieron la idea de que un campo así otorgaba masa, les daba masa a las partículas, que les daba una resistencia al movimiento. Esa es una de las cosas que se encontraron ya en el Gran Colisionador de Hadrones. Premio Nobel 2013.

Otra de las preguntas muy importantes de las cinco es ¿por qué el universo está hecho de materia y no de antimateria? Si, si el universo viene del Big Bang, no hay razones para pensar que todo lo que se originó en el Big Bang era materia. Debieron haberse producido iguales cantidades de materia que de antimateria. ¿Qué pasó con la antimateria?

¿En dónde quedó? ¿Por qué desapareció? ¿Dónde se encuentra? ¿Por qué todo lo que nos rodea está hecho de materia? Esa es otra de las preguntas que se plantea el Gran Colisionador de Hadrones. Y hay un experimento dedicado a eso que se LHCB que estudia los mecanismos que pudieron estar detrás de la desaparición de la antimateria. Cuando el universo recién comenzaba, hubo algunos procesos microscópicos que propiciaron que la antimateria se desintegrara y dejara solamente materia para que nosotros estemos aquí conversando y LHCB ha hecho importantes hallazgos. Ha encontrado procesos que no conocíamos y que nos dan una mejor idea de que sí debió haber ocurrido algo como eso, para que el universo acabará siendo de materia. Pero LHCB todavía necesita hacer más estudios.

Es una pregunta que se va poco a poco construyendo. Otra de las preguntas fascinantes del Gran Colisionador de Hadrones tiene que ver con las dimensiones del espacio y del tiempo. Hace rato comentábamos que nosotros vivimos en cuatro dimensiones. Nosotros habitamos un mundo con tres dimensiones espaciales. Nos movemos en tres posibles direcciones del espacio y envejecemos. Nos movemos en el tiempo también. Vivimos en un mundo de cuatro dimensiones, pero no hay nada que diga que el universo solamente tiene cuatro dimensiones. Podría existir una 5ª dimensión. Podría existir una 6ª o una 7ª. Podrían existir muchas dimensiones extras. Y el Gran Colisionador de Hadrones las está buscando. No tenemos ninguna evidencia hasta el momento. Con los datos obtenidos no tenemos ninguna evidencia de que exista una 5ª dimensión ni una 6ª dimensión, pero es una de las preguntas que se ha planteado el Gran Colisionador de Hadrones y que ha estado hurgando durante todo ese tiempo.

Otra pregunta muy interesante, muy importante, es el de la materia oscura. Una de las preguntas más relevantes de la física moderna es ¿de qué está hecho el universo? Y nos hemos dado cuenta desde hace ya años de que hay algo ahí en el universo que de lo que podemos sentir, su efecto. Las galaxias se mueven de acuerdo con la presencia de algo ahí que no sabemos qué es, y a eso lo llamamos materia oscura.

Y las galaxias no giran con las velocidades que deberían de girar, si la teoría de la gravitación fuese correcta. Giran de manera anormal y la explicación que le hemos dado es que hay allí algo que está atrayendo a la materia de las galaxias que la hace moverse de manera distinta. Y le hemos dicho y la hemos nombrado materia oscura.

Queremos saber qué es eso. Y el Gran Colisionador de Hadrones se propuso encontrar a las partículas que constituyen a la materia oscura y no tenemos evidencia de eso. Es otra de las preguntas que se plantea el Gran Colisionador de Hadrones y por las que el Gran Colisionador de Hadrones quiere seguir tomando datos. Porque tenemos la impresión de que si juntamos mayor cantidad de datos podría haber evidencia de materia oscura ahí.

Y la 5ª pregunta tiene que ver con ALICE, el Gran Colisionador de Hadrones se plantea la pregunta de cómo era el universo temprano y teníamos la idea de que se encontraba en un estado de plasma líquido que era un plasma de quarks y de gluones que hemos mencionado ya anteriormente. ALICE está especializado en recrear este plasma en el laboratorio y de estudiarlo.

Un hallazgo sorprendente del experimento ALICE, es que este plasma de quarks y gluones, nosotros pensábamos que sería un gas que se… que a la temperatura que se alcanza en esas condiciones es tan alta que los quarks y los gluones se evaporarían. Curiosamente no. Curiosamente encontramos que el plasma de quarks y gluones se está comportando como un líquido perfecto.

Es el líquido primordial y hemos estado estudiando ese líquido primordial todo este tiempo. Esa sería la 5ª pregunta que se plantea el Gran Colisionador de Hadrones y lo que ha encontrado al respecto.

Alberto. Mi nombre es Alberto Guillén y soy estudiante de Bachillerato y desde chiquito siempre me ha gustado la física y parece que usted ha estado explorando los límites de la ciencia. Mi pregunta es ¿cuáles son las próximas fronteras de la física?

Gerardo Herrera Corral. Yo creo que aquí hemos estado conversando alrededor de varios puntos fronterizos. Hablamos de la materia oscura que conforma el 96% junto con la energía oscura, podría conformar hasta el 96% de lo que está ahí y no sabemos qué es. Sin duda es uno de los puntos fronterizos de la física moderna. Hablamos de la mecánica cuántica, de la teoría de la relatividad y de su incompatibilidad, y ese es otro punto fronterizo.

Tenemos pendiente el desarrollo de una teoría que las haga compatibles, que las explique de una manera coherente a ambas. Ese es otro. Otro de los puntos de la frontera. Pero por supuesto que también hay preguntas extraordinarias que tienen que ver con la materia en condiciones extremas. Acabamos de hablar de ALICE. Tenemos las temperaturas más altas, las densidades de materia gigantescas que se pueden recrear en el laboratorio y que constituyen también puntos fronterizos del conocimiento.

¿Qué pasaría si ahora hacemos un acelerador más grande, con mayor energía y llegamos a colisiones más violentas para crear nuevos estados de la materia o para crear objetos extraños que no conocemos? Está también ahí la frontera. En la ciencia hay proyectos para hacer un acelerador nuevo, más grande. De manera tal que la frontera del conocimiento no es una sola pregunta, sino muchas.

Y dependiendo también de las áreas del conocimiento, hay nuevas simetrías en la naturaleza. Hay simetrías escondidas que no hemos logrado percibir y que nos explicarían otros fenómenos. ¿Existen dimensiones extras? ¿Existe una 5ª, una 6ª dimensión que no vimos en el Gran Colisionador de Hadrones hasta ahora, pero que podría estar escondida ahí en algún lugar? Son todas preguntas de frontera. Eso es. Por ahí va.

Jimena. Hola doctor, mi nombre es Jimena Basurto y de verdad que es un gusto y un placer estar aquí y escucharlo. Justamente hablar con tanta pasión de lo que hace. Así que me gustaría preguntarle ¿de qué nos sirve saber cómo se formó el universo y qué beneficios prácticos tiene hoy en día?

Gerardo Herrera Corral. La respuesta inmediata sería no sirve para nada. Nosotros queremos entender a la naturaleza, nada más. Esa sería una respuesta y será una respuesta válida, porque es curiosidad la que nos mueve. Estudiamos la colisión de protones contra protones y queremos entender si hay más dimensiones y no nos interesa si eso tiene alguna aplicación o resuelve el problema de tal o cual naturaleza.

Pero no es la respuesta que a mí me gusta porque no es una respuesta justa. Yo creo que la respuesta se da de tres maneras. Una, es que lo que nosotros investigamos y aprendemos y entendemos, un día encontrará alguna aplicación. Esa es una de las tres razones para querer entender al universo, su historia y la manera como funciona. Es que todos los hallazgos eventualmente acabarán siendo útiles.

La utilidad de lo inútil, se dice. Y hay muchos ejemplos de esto, ¿verdad? El que siempre se utiliza es el de Faraday. Es el ejemplo obligado que muchos conocen. Faraday jugaba con la electricidad y hacía juguetitos de electricidad y en la academia en alguna ocasión, en la Royal Academy, en alguna ocasión presentó sus juguetitos y dicen que la reina lo vio y se divertía con la electricidad. Y entonces la reina le preguntó que para qué servía esas diversiones con la electricidad y Faraday –hay muchas versiones– dicen algunos que Faraday le contestó “Un día usted cobrará impuestos con esto”. Y hoy vaya que si cobran impuestos por la luz. Hay muchas respuestas. Ese conocimiento, en algún momento encontrará aplicación, en algún momento encontraremos alguna utilidad del plasma de quarks y gluones.

Y ese campo de Higgs que lo permea todo y que nos da una explicación del origen de la masa, podría en algún momento acabar en alguna aplicación tecnológica. No lo sabemos. Podrían tener que pasar muchos años para que eso ocurra, pero es una razón para seguir aprendiendo. La segunda respuesta es que lo que nosotros hacemos requiere del desarrollo de tecnología. Y los países europeos lo saben muy bien, por eso financian Alicia, porque de ahí salen cantidad de patentes, de ahí sale cantidad de aplicaciones, la triple W que ustedes usan todos los días, cada 30 segundos porque la usan cada 30 segundos.

Ustedes ni cuenta se dan que entran a la www para ver si van a ir al cine para ver la cartelera, para ver lo que quieran. La Triple W se inventó en el CERN. Es un invento del CERN y de hecho es gratuita porque se inventó en el CERN con recursos públicos y la inventaron los físicos y la inventaron porque el anillo de 28 kilómetros estaba muy grande.

Y cuando unos obtenían un gráfico acá, los otros por teléfono les preguntaban que habían obtenido y alguien tenía que salir con la bicicleta hasta nueve kilómetros para ir al otro extremo y mostrarles lo que tenían y luego ellos venir a ver qué… Dicen, “Oye, por qué no ponemos en la pantalla el gráfico aquí y que aquellos lo vean allá?”

Y es el origen de un protocolo que acabaría siendo la web. Pero como eso hay cantidad. No tengo mi celular acá, pero las pantallas táctil de los celulares se inventó en el CERN y es un invento de un cuarto de control, porque los aceleradores tienen un cuarto de control lleno de monitores donde se están viendo cómo está funcionando la máquina, pero a medida que crecían los monitores eran de este tamaño y a la gente se le ocurrió hacer pantallas planas táctiles donde no tuvieras el teclado acá si no pudieras ponerlo.

Y entonces se inventó la pantalla táctil en el CERN y ahora está en todo su celulares. Y así como esto me puedo seguir para darles uno muy reciente, porque ustedes lo van a alcanzar escuchar pronto, es la radiografía en color. La radiografía en color ya está, ya funciona y es un resultado del Gran Colisionador de Hadrones. El Gran Colisionador de Hadrones está haciendo interacciones cada 25 mil millonésimas de segundo.

Esa es una velocidad extraordinaria. Son 40 megahertz y para eso fue necesario inventar una electrónica tan rápida que pueda leer muchísima radiación por segundo, lo que permite que los rayos X se puedan separar. Se mide tantos fotones que se puede separar en colores y la radiografía en color que estará pronto en el mercado, ya no tarda mucho, estará en el mercado, nos dará la imagen del interior del cuerpo y la abundancia química del calcio en los huesos del bario en los pulmones, del yodo en las glándulas.

La radiografía en color es un resultado del Gran Colisionador de Hadrones y así me puedo seguir con cantidad de desarrollos tecnológicos que han salido de ahí y que seguirán saliendo. Esa es otra razón para investigar el origen del universo. Pero la tercera yo creo que es la más importante, la razón más importante para preguntarnos por el origen y la historia del universo es que nosotros somos la única especie sobre el planeta que se plantea esas preguntas, que tenemos curiosidad y que queremos entender.

Esa curiosidad, ese impulso por entender, es lo que nos hace humanos. Yo creo que es la mejor razón para seguir haciéndolo. Que si no tenemos esto, entonces ¿qué somos? Yo creo que la principal razón para hacer grandes proyectos, para dedicarse a la ciencia, para dedicar la vida al conocimiento, es que es la característica central del ser humano.

Melanie. Hola doctor Gerardo, mi nombre es Melanie y yo tengo una duda para usted. Usted que se ha dedicado a investigar y buscar sobre el universo todo este tiempo ¿ha encontrado las respuestas que estaba buscando?

Gerardo Herrera Corral. Es una pregunta muy existencial. Estás cuestionando la médula misma de existir. Pero es una pregunta muy buena. Porque efectivamente, cuando uno va avanzando en la vida hay un momento en que empieza a salir el cabello blanco y cuando ya uno está ante una audiencia y dice yo he trabajado 30 años en el experimento ALICE, ya no se ven como pocos años, ya se ven una vida dedicada a algo muy concreto. Toda una vida, porque en realidad en mi caso comenzó desde niño.

Yo fui curioso desde niño. Yo tuve certeza de lo que quería hacer desde que era niño. Yo no he tenido los problemas que veo ahora en muchos jóvenes. Yo no tuve ese problema de jóvenes que ahora vienen y dicen, “Es que no sé qué hacer con mi vida”. “Yo no sé si dedicarme a esto”. “¿Cómo ve usted?”. “¿Qué es…?”

Yo afortunadamente no tuvo esos problemas. Yo tenía claro que lo que yo quería hacer con mi vida. Yo iba a ser científico y me iba a morir de hambre y no me importaba. No me importó nunca. Dijeran que no iba a tener un empleo. No me importa. Me gustó mucho cuando hace poco contaba Mario Vargas Llosa cuando alguien le preguntó que iba… ¿por qué escribía? o algo así, y él contestó “Yo supe siempre que iba a escribir, yo iba a escribir. Punto. Yo me iba a dedicar a escribir y yo iba a hacer lo que fuera necesario hacer para yo escribir. Yo iba a ser mesero, iba a trabajar todo el día en un restaurante de mesero, porque después de eso yo iba a ir a escribir, yo iba a hacer lo que fuera necesario para comer, iba a comer para escribir, porque yo iba a escribir”.

Eso me gustó, Mario Vargas Llosa, porque de alguna manera refleja lo que yo siempre entendí. Yo también lo entendí así. No importa lo que tenga que hacer para al final del día yo ponerme a pensar en esto. Entonces tuve esa certeza, tuve esa claridad siempre y la sigo teniendo, la sigo teniendo. Yo me recuerdo cuando tenía 15 años, yo me recuerdo de aquella ocasión en que yo mismo me sorprendí con una pregunta y yo dije yo quiero entender cómo comenzó todo y yo quiero entender qué es eso de la antimateria. Y yo quiero saber si hay más dimensiones y yo quiero saber cómo es esto, ¿por qué estamos acá? La realidad existe. Yo quiero entender todo eso que yo me preguntaba cuando era un jovencito.

Y ahora los años han pasado. He dedicado toda mi vida a esto. Me he dedicado por completo al estudio, a leer, a entender, a aprender. Los años pasaron y ahora estoy ahí y me pregunto lo mismo, y no tengo las respuestas. Y no sé si hay más dimensiones y sé bastante más de lo que es la antimateria.

Y escribí un libro sobre antimateria. Y he escrito un libro sobre agujeros negros. Pero se me escapa. Pero se me escapan todas las preguntas. Se me escapan. Y entonces llega uno al final. ¿Y entonces, eh, se encuentra uno ante la posibilidad de decir “No tengo las respuestas”. “Dediqué toda mi vida a esto y no tengo las respuestas a las preguntas”.

Y sin embargo, lo aprendido es bueno, porque en lo aprendido está de alguna manera lo que me da a mí la serenidad, la tranquilidad de pensar en todas las respuestas. Entonces, por ejemplo, fíjense, hay actualmente algo que se llama teoría de cuerdas. Ustedes probablemente habrán escuchado hablar de la teoría de cuerdas y la teoría de cuerdas ha sido muy controversial, tiene muchos años y ha pasado por momentos muy críticos.

Es una teoría del todo. Es una teoría que explica la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. Es la que unifica todas las interacciones. Pero es una teoría muy especulativa y es una teoría que ha pasado por crisis, porque no aterriza, porque no nos dice nada de la realidad. Y sin embargo, a finales de los años 90, se dio ahí la tercera revolución de la teoría de cuerdas.

Un gran físico latinoamericano, argentino, propuso una dualidad, la dualidad de Maldacena. Juan Maldacena propuso que había una relación entre la teoría de cuerdas y el plasma de quarks y de gluones que se estudia en el Gran Colisionador de Hadrones. Propuso una dualidad. Una dualidad es algo extraordinario para los físicos. Una dualidad en la naturaleza –y tenemos muchas dualidades– una dualidad es algo que establece una relación entre dos escenarios completamente distintos, dos cosas diferentes que de alguna manera se relacionan. Y esa teoría de cuerdas establece una dualidad entre dos mundos, un mundo en cinco dimensiones, abstracto, con agujeros negros donde las cuerdas que forman todo lo que nos rodea danzan. Es un mundo con una geometría abierta, el espacio-tiempo es abierto, con una geometría de Sitter.

De Sitter es un holandés que propuso una geometría hiperbólica, abierta, que nos dice que hay un universo así, posible, extraño, diferente de lo que percibimos. Pero curiosamente, ese universo de cinco dimensiones con una geometría de Sitter anti-de Sitter, una geometría hiperbólica abierta con agujeros negros y cuerdas que danzan, se relaciona con el plasma de quarks y gluones que se estudia en el experimento ALICE del Gran Colisionador de Hadrones.

Hay una relación. Cuando en este universo una cuerda se mueve, un extremo de la cuerda se mueve, acá un quark en el plasma del quark, en el plasma de quarks y de gluones se mueve de la misma manera como lo hace la cuerda. Cuando esa cuerda empieza a perder energía, un quark en el plasma va perdiendo energía. Cuando aparece, un agujero negro acá, aparece aquí el plasma de quarks y de gluones. Hay una relación entre ambas y eso nos da a entender que nuestro universo, lo que nosotros vemos, podría ser una sombra de algo abstracto, difícil de entender, inconcebible, pero de un universo más ancho, de un universo con más dimensiones, con geometrías caprichosas, diferente, pero que nos puede dar respuestas, que nos puede mostrar que al final de cuentas, la realidad, como nosotros la entendemos, es solamente un fantasma, es solamente la sombra de algo distinto.

Ese tipo de cosas, a mí me da respuestas. No quiere decir lo que acabo de comentar de esta dualidad, que eso esté verificado. No, no estoy diciendo que… eso es una especulación, es una idea que está ahí para ser verificada, y que nosotros tratamos de ver en el plasma de quarks y gluones, y de medir y ver si coincide, porque nos gusta la dualidad. Pero es difícil, no está bien establecida. Pero ese tipo de cosas es una manera de tener respuestas.

Cuando el fin se acerca, y de decirse a uno mismo quizá no lo logré, quizá no lo llegue a entender, pero quizás es por ahí, quizá el universo es así. Quizá el universo es muy complejo y tiene todas estas cosas que nos podemos imaginar en una teoría muy abstracta. Y nosotros somos la sombra de eso que está ahí.

Eso a mí me da respuestas y eso me prepara a mí para enfrentar ese fantasma, que es inevitable, que nos plantea mirar al pasado y ver qué fue de todo lo que uno se propuso. Ese tipo de cosas, a mí me dan un cierto consuelo, de satisfacción.

Cierro de la misma manera como empecé, diciendo que al universo le tomó unas horas para formar a los átomos, cientos de millones de años para formar a las estrellas y los planetas. Pero le tomó 5 mil millones de años para hacer seres humanos. Los seres humanos se caracterizan por la capacidad de pensar y de sentir, por ser poseedores de conciencia.

Buscar el origen de la conciencia es buscar el origen de la vida y buscar el origen de la vida. Es buscar el origen del universo. En esa búsqueda de orígenes se encuentra también la búsqueda de todas las cosas. Una característica que es fundamental de la actividad científica es la duda. La duda, parece ser algo que debilita. Siempre pensamos en la duda como el aspecto más débil de las cosas.

Siempre pensamos en la certeza como la fortaleza de las cosas. Y sin embargo, si ustedes ven la historia de estos dos polos, no le ha ido tan mal a la ciencia. ¿No? Nuestra sociedad moderna está en buena medida formada, ha tomado la geometría que tiene, por el Renacimiento, por las ideas científicas, por los grandes descubrimientos, de tal suerte que la duda no necesariamente debilita tanto.

Puede ser más fuerte de lo que nos habíamos imaginado. Pero otra característica importante de la ciencia es la actitud crítica que viene de esa duda, el que todo se puede poner en tela de juicio. Esa es la actitud científica. Esa es una parte fundamental de la ciencia y esa es la que nos da la directriz. Duden de todo, duden de todo.

Es como la actitud científica y es una manera de vivir y se tiene que hacer con pasión. Yo eso sería quizá lo importante. Yo siempre recuerdo ese momento de la película Cinema Paradiso. Hay un momento que a mí me gusta mucho y que a lo mejor eso sería lo que les diría a ustedes, ¿verdad? Ahí, la historia de un niño que vive en un pueblo muy pequeño en el que hay un cine y a él le encanta el cine y se vive con el encargado del cine y en algún momento decide irse del pueblo para hacer su vida.

Y hay un momento en la estación del tren en la que se despide, y en ese momento se acerca el viejo y le dice al joven que se vaya. Le dice “Ahora tú vas a ir y no voltees atrás, no vuelvas, no pienses más en nosotros. Olvídanos, que no te gane la nostalgia. Si un día regresas, yo no te abriré la puerta.

Nunca más vuelvas a pensar en nosotros”. Haz lo que quieras hacer, pero aquello que hagas, hazlo con pasión. De eso va la vida, de dejar el corazón en lo que uno hace.