¿Por dónde empiezo, por los electrones que reprimen su anhelo de acercarse a los que son diferentes, o por los neutrones que reprimen su necesidad de apartarse de los que son iguales? Empezaré por los protones, porque la explicación es, en principio, más sencilla. Vamos a ver: si la fuerza de repulsión electromagnética debería separar a los protones entre sí y resulta que no se separan, debe ser que otra fuerza aún mayor los mantiene unidos. Eso pensaron los físicos: postularon la existencia de una nueva fuerza que empujaba a los protones unos contra otros en el interior del núcleo y que tenía una intensidad mucho mayor que la fuerza electromagnética de repulsión. Se le llamó fuerza nuclear fuerte o interacción fuerte, porque en eso consiste: en una fuerza muy intensa que se produce en los núcleos de los átomos. ¿Por qué no se había detectado antes? Porque es muy intensa, pero de muy poco alcance: a una distancia mayor que la dimensión del núcleo de un átomo, ya no es perceptible. ¡Bueno, era eso! Casi le vienen a uno ganas de suspirar aliviado: todo vuelve a estar en orden. Solo queda entender un poco mejor esa nueva fuerza. ¿De dónde ha salido?
Ahora vienen un par de cosas divertidas. Quiero decir divertidas en sentido literal, sin ningún matiz irónico. Bueno… tal vez alguno. Ahí va la primera. Pero antes me permitiré crear un poco de ambiente, el típico truco que se utiliza en el mundo del espectáculo para amplificar el efecto de la sorpresa que está a punto de llegar. Redoble de tambores. Recordad mi pequeña decepción infantil al descubrir que las cosas no estaban hechas de un único tipo de partículas indivisibles, como me dijeron la primera vez (¡Ah, las primeras veces, la pureza, la ingenuidad, el recuerdo indeleble, la nostalgia…!), sino de tres: protones, neutrones y electrones. Pensad también que yo lo acepté con resignación y me dije que de uno a tres tampoco hay tanta diferencia, aunque quizá otro hubiera dicho, quizá en otro ámbito, que tres ya es multitud. Y ahora, con estos precedentes, imaginad cómo me quedé al enterarme de que los físicos se habían puesto a aporrear las partículas para llegar a entender su estructura, exactamente igual que hacía yo con las cáscaras de almendra, y habían descubierto que en realidad no son tres, ni cuatro, mi media docena, ni docena y media, sino… ¡todo un zoológico! Y no estoy intentando hacer un chiste: esta expresión, “zoológico de partículas”, no la he inventado yo, sino que la usaban los físicos en la década de los 60 del siglo pasado para describir la situación en el interior de los núcleos de los átomos. Porque resulta que creyeron encontrar allí una enorme cantidad de partículas de distinto tipo y pelaje.
¡Un zoológico de partículas! ¿Dónde queda la inefable belleza de los átomos indivisibles, o, al menos, la serena elegancia del átomo uno y trino que replica a escala diminuta la estructura del sistema solar? ¿Era solo un bello espejismo? Quizá hubiera sido mejor no saberlo. Porque, ¿cómo recuperarse de la pérdida?
Bueno, dejémonos de nostalgia y volvamos a nuestro problema: el origen de la fuerza. El origen de la interacción nuclear fuerte, exactamente. Pue bien: resulta que se encontra en los quarks, que son unos misteriosos inquilinos del zoo recién descubierto. De su interior mana una fuerza extraordinaria que los mantiene indisolublemente unidos entre sí y hace que formen otras partículas mayores, entre ellas los protones y los neutrones. Así pues, protones y neutrones no son partículas simples, sino, ¡ay!, compuestas. El único consuelo es que los electrones siguen considerándose simples. A día de hoy ese mito todavía no ha caído. Que yo sepa.
¿Cómo es un quark? No sé, nadie ha visto nunca ninguno. Más adelante polemizaré sobre si es adecuado decir que alguien ha visto alguna vez una partícula subatómica, pero en este caso no hay polémica: los quarks siempre están encerrados dentro de las partículas de las que forma parte. A pesar de ello, si le preguntamos a un físico cómo es un quark, nos dirá muchas cosas sobre él. Nos hablará incluso de su color y su sabor. Había dicho que venían un par de cosas divertidas y ahora me doy cuenta de que me había quedado corto. La primera cosa divertida ha sido lo del zoológico de partículas (¡a mí me parece divertida!) y todavía no he llegado a la segunda, pero no puede negarse que el hecho de que los físicos afirmen conocer los sabores y los colores de los quarks también tiene su gracia. Diré rápidamente, por si alguien está alucinando más de la cuenta, que los colores y sabores de los quarks no tienen nada que ver con los colores y sabores que se captan a través de la vista y del gusto respectivamente. Sucede que los físicos han pensado que para explicar la manera en que los quarks obran su magia y alumbran la fuerza, es necesario atribuirles unas propiedades totalmente nuevas, además de las que se espera que posea una partícula, como son la masa y la carga eléctrica. En relación con la interacción nuclear débil (sí, además de la fuerte también existe la débil, pero la dejaremos de lado; ya tenemos bastante con lo que tenemos), atribuyen a los quarks la propiedad del sabor. En relación con la interacción nuclear fuerte, atribuyen a los quarks la propiedad del color. ¿Por qué le llaman sabor, si nuestras papilas gustativas no pueden captarlo? ¿Por qué le llaman color, si no se ve? Creo, sinceramente, que la pregunta no tiene mucha trascendencia, por lo menos si la comparamos con la pregunta original: ¿Por qué las llaman partículas? A estas propiedades se les podía haber llamado de otra manera, por ejemplo: interaccionabilidad débil y fuerte, pero supongo que prefirieron no complicar más la terminología y recurrir a palabras que ya eran conocidas pero que se usan en contextos tan diferentes que no hay lugar a confusión. O quizá es que no sabían muy bien de qué estaban hablando. No es un reproche: la hipótesis de la existencia de los quarks y de sus características deriva, como todo lo referente a muchas otras partículas, de modelos matemáticos. Abstractos, sí, como todos los modelos matemáticos. O como todas las matemáticas en general.
Centrémonos de nuevo. Buscábamos el origen de la fuerza que mantiene unidos a los protones en el núcleo del átomo, imponiéndose a la repulsión homofóbica que intenta separarlos, y lo que hemos encontrado ha sido una fuerza en el interior de los mismos protones que hace que sus componentes, los quarks, se mantengan unidos. Esa fuerza proviene de la propiedad de los quarks que se ha llamado color, y es tan intensa que mantiene a los quarks permanentemente encerrados dentro de los protones en lo que se ha llamado “el confinamiento del color” (sí, así lo llaman los físicos, no es el título de una película de denuncia contra el racismo). Y no solo es así de intensa, sino que es más intensa aún. Es tan intensa, tan intensa, que no se agota en ese abrazo férreo y rebosa el recinto interior de los protones (y neutrones), y aún llega al exterior un sobrante que todavía tiene potencia suficiente para abrazar nuevamente protones y neutrones entre sí y conseguir que compongan el núcleo del átomo. ¡Esa sí que es una buena atracción, y no las de los parques de atracciones! Así pues, la fuerza que supera la repulsión electromagnética de los protones positivos es el residuo de la interacción fuerte generada en su interior por el color de los quarks. Como sucede cuando uno quiere poner gambas en la paella (o en un simple arroz con cosas) y, para que no pierdan sabor al hervir con el caldo, las echa al final por encima y así consigue que queden en su punto solo con el calor residual del arroz. Probadlo, si no me creéis. Supongo que como ejemplo es un poco estrafalario, pero me he referido antes al sabor de los quarks y es inevitable que al hablar del sabor de algo uno intente imaginar cómo es. Y no veo por qué no podemos imaginar que algún quark sabe a gamba.
Ahora viene la segunda cosa divertida. ¿Cómo se transmite esta fuerza entre los quarks, o entre los protones? La pregunta en sí ya es un poco graciosa: estando tan apelotonados unos y otros, no parece que sea demasiado difícil que se transmitan cosas. Casi resulta inevitable que lo hagan, como los integrantes de una multitud muy apelotonada se transmiten olores e incluso algún fluido. Además, vivimos muy tranquilos sin saber cómo se transmiten otras fuerzas físicas, como por ejemplo el magnetismo o la gravedad. Si uno tiene mucha curiosidad, un físico le pueden explicar cómo se transmite el magnetismo, pero no la gravedad: nadie lo sabe con certeza (que yo sepa). Y siempre nos queda el concepto de campo: las fuerzas actúan a través de campos, como el campo magnético o el campo gravitatorio. Pero resulta que en este caso los físicos postulan la existencia de un medio concreto a través del cual se transmite la fuerza, y ese medio es… redoble de tambores… ¡Otra partícula! ¿Otra partícula? ¡Sí, otra partícula! Debe ser que todavía quedaban jaulas vacías en el zoológico.
Releo este último párrafo y temo que esta vez pueda haber provocado frustración en el/la/los/las lector/a/es/as. He estado alimentado la expectativa de algo divertido y quizá no había para tanto. Tal vez sea yo el único que encuentra divertida la idea de la que las interacciones entre partículas se verifiquen a través de otras partículas. Pero, ¿soy el único que piensa que los físicos están un poco obsesionados en crear partículas? Aceptemos que para explicar la estructura de la materia ordinaria es adecuado postular la existencia de partículas materiales que la componen, pero ¿realmente era necesario recurrir a nuevas partículas para explicar la transmisión de la fuerza ente ellas? No sé, si vamos por ahí, uno podría preguntarse si para hacer la entrega final entre la partícula portadora y la partícula receptora no será necesaria una nueva partícula, y otra más que medie entre estas dos, y…
Bueno, quizá en estas nuevas partículas portadoras de fuerza haya algo más divertido que su mera existencia: su nombre. Se les llama gluones, del inglés “glue”, que quiere decir pegamento. Los gluones son el pegamento de los quarks. Parece una analogía adecuada con respecto a lo que sucede en la vida cotidiana: queremos mantener unidos dos objetos y para ello utilizamos un pegamento que los una. De acuerdo, pero por lo menos en el lenguaje cotidiano, mantenemos una distinción clara entre lo que pega y lo que es pegado: pegamos dos objetos, pero no decimos que el pegamento es también un objeto (aunque pueda serlo un tubo de pegamento). Un objeto es un objeto, y el pegamento es algo de naturaleza diferente que se usa para unirlos. ¿Por qué les llaman partículas si quieren decir pegamento?
Una última cosa divertida con respecto a los gluones, y probablemente sea la única realmente divertida porque no se me ha ocurrido a mí. Un prestigioso físico italiano, Carlo Rovelli, se alegra de que los científicos italianos utilicen directamente la palabra “gluon”, pese a que proviene del inglés, en vez de traducirla al italiano. Porque, teniendo en cuenta que en italiano “pegamento” se dice “colla”, los gluones serían… “colloni”. Aunque quizá no fuera un nombre inadecuado, porque… ¿qué colloni son?