El IFT se convierte en un referente mundial en supersimetría

• Del 10 al 14 de junio, el Instituto de Física Teórica IFT (UAM/CSIC) alberga SUSY 2024, la 31ª Conferencia Internacional sobre Supersimetría y Unificación de las Interacciones Fundamentales.

• La supersimetría, una teoría que intenta resolver algunos de los problemas del Modelo Estándar de partículas, será el enfoque principal. Entre otros temas, uno importante será la materia oscura, invisible y solo detectable a través de su notable efecto gravitacional a pesar de ser el 85% de la materia del universo, así como la partícula de Higgs, que fue descubierta en 2012.

• 200 investigadores internacionales de formación teórica y experimental profundizarán en la relación entre estos dos grupos científicos en las teorías más importantes más allá del Modelo Estándar.

El Instituto de Física Teórica IFT/UAM/CSIC acogerá a 200 investigadores de todos los niveles y de todo el mundo para el SUSY 2024 - Theory meets Experiment, del 10 al 14 de junio. 20 conferenciantes invitados y cerca de 30 sesiones paralelas mostrarán el estado de lo que los estudios de supersimetría y sus implicaciones han descubierto hasta ahora.

Este año es la 31ª edición de las conferencias SUSY, para discutir la investigación más reciente sobre las teorías de supersimetría y otras más allá del Modelo Estándar de la física de partículas. Esta conferencia de 5 días ha sido precedida por la usual pre-escuela SUSY 2024, que consistió en una serie de clases orientadas a una audiencia internacional de estudiantes de posgrado e investigadores postdoctorales.

El SUSY 2024, organizado por el IFT, abre a cargo del profesor S.F. King y su charla, "SUSY: ¿Dónde estamos?". El evento concluirá con la charla del profesor C. Wagner "¿Qué viene más allá del Modelo Estándar?".

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IFT

Lecciones de supersimetría

 El nombre SUSY que se ve reflejado en ambos eventos viene de supersimetría, una teoría de física de partículas. El Modelo Estándar, en el que se basa, describe 3 de las 4 fuerzas fundamentales del universo: electromagnética, fuerte y débil, pero no la gravitatoria. También define las partículas más elementales, como quarks, electrones y neutrinos, entre otros.

Sin embargo, la supersimetría, entre otras teorías que se discutirán en estos eventos, lleva este modelo más allá, para intentar resolver muchos de los problemas que el Modelo Estándar por sí solo no puede responder. Las partículas que existen en este modelo pueden estar caracterizadas por cómo giran sobre sí mismas: la propiedad llamada espín. Algunas partículas tienen espín 0 ó 1, lo que se conoce como espín entero. Y otras tienen espín 1/2 o 3/2, que se llama espín semientero. El marco teórico de SUSY sugiere que por cada partícula con espín semientero, existe otra partícula asociada, “simétrica”, con espín entero y viceversa.

Una de las consecuencias de esta teoría tiene que ver con el famoso bosón de Higgs. El mecanismo de Higgs describe la existencia de esta partícula, responsable de que otras tengan la masa que tienen, pero la suya propia resultaba un misterio. La teoría antes de SUSY predijo una masa para esta partícula que debería ser mucho mayor de la encontrada. Pero estos problemas se podrían solucionar al introducir la supersimetría. Esta conocida partícula que propuso Peter Higgs también será asunto de algunas de las clases que se impartirán.

Las tres interacciones fundamentales del universo podrían ser las manifestaciones de una sola fuerza

 Más allá de las partículas, este marco teórico dice que las fuerzas fundamentales del universo, centrales al Modelo Estándar, son en realidad un mismo tipo de fuerza. Es decir, el electromagnetismo, la interacción fuerte, que mantiene unidos a los quarks que forman protones y neutrones, y la débil, responsable de algunas formas de radiactividad, son realmente lo mismo. Pero esta fuerza única se puede comportar de formas diferentes para dar lugar a las 3 diferenciaciones observadas. Esto tiene relación con los primeros instantes del universo, cuando se cree que estas fuerzas estaban unificadas y eran indistinguibles.

Esta disciplina es muy transversal a toda la física de partículas, y pre-SUSY School pretende mostrar la supersimetría desde lo más teórico hasta lo más experimental. Estas clases acercarán a los asistentes a los experimentos que se han realizado en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que en sus choques de partículas pretende encontrar otras nuevas y discernir sus características más fundamentales. No solo eso, se tratarán experimentos de futuros colisionadores más allá del LHC.

Materia oscura en la teoría y los experimentos

 Dado que la supersimetría puede esclarecer los primeros instantes del universo, se puede observar claramente la importancia de la supersimetría en campos más allá de la física de partículas, como la cosmología. Y estas disciplinas también se impartirán en pre-SUSY School.

Uno de los temas más llamativos en estas clases es la materia oscura, esa misteriosa presencia invisible que parece formar la mayor parte de la materia del universo. No sabemos de qué está hecha, pero la supersimetría ofrece su propio candidato: los neutralinos. Son partículas hipotéticas que podrían formar parte de esta abundante materia cuyos efectos observamos en la gravedad que mueve todo en el universo.

Y aunque existan otros candidatos populares, como el axión, que también resolvería otros problemas de la mecánica cuántica, la supersimetría no es incompatible con estas otras teorías. La materia oscura podría estar formada parcialmente por varios tipos de partículas como estas. Esto es una disciplina de investigación muy puntera, tanto en lo teórico como en lo experimental, y pre-SUSY School pretende mostrar ambos aspectos de este trabajo, también para la cosmología.

Más allá del Modelo Estándar

No obstante, aunque SUSY sea la teoría titular de estos eventos, no será la única discutida. Será muy importante a lo largo de estas clases, pero estos eventos pretenden hablar de todo marco teórico más allá del Modelo Estándar, y los experimentos asociados.

Uno de los temas más destacados a tratar más allá de la supersimetría es la fenomenología. Consiste en aplicar la teoría física y los modelos matemáticos a experimentos de alta energía para poder hacer predicciones más exactas. Dado que el evento busca relacionar estrechamente teoría y experimento, eso tendrá un papel fundamental.

Supersimetría, el bosón de Higgs, el LHC, la materia oscura, la cosmología y todo lo que lleva la física más allá del Modelo Estándar: estos son solo algunos de los temas que se discutirán en las 10 plenarias y 30 paneles del SUSY 2024. Del 10 al 14 de junio, todas estas presentaciones mostrarán los desarrollos teóricos y experimentales más recientes, llevando estos campos a sus límites más actuales.