Destacados

La medicina de principios del siglo XXI nos va a proporcionar muchas sorpresas. En estos momentos existen, en mi opinión, dos lineas de trabajo extremadamente interesantes, las células madre por un lado y la ingeniería genética por otro. Dentro de las aplicaciones de la ingeniería genética quisiera destacar una, por su futura utilidad y por lo llamativa de la misma. El uso de vectores víricos

¿Qué es un virus?

Para entender que es un vector vírico, primero tenemos que entender que es un virus. Básicamente un virus es un organismo que es capaz de parasitar células de nuestro cuerpo, inyectando su propio código genético en las mismas. ¿Consecuencias? Pues que cuando las células infectadas empiecen con su proceso de reproducción celular crearán nuevos virus, en lugar de nuevas células.

Otra características que tienen los virus es que normalmente solo infectan a un tipo específico de células. Por ejemplo, el retrovirus del VIH ataca al sistema inmune mientras que el ébola infecta el sistema circulatorio.

Por tanto, tenemos un pequeño organismo capaz de afectar a determinadas células de forma selectiva, provocando que dichas células generen nuevos organismos, definidos por la información genética del virus atacante. Los científicos pensaron, ¿no existirá alguna manera de usar esto en nuestro propio beneficio?

Si. El uso de vectores víricos.

¿Qué es un vector vírico?

Veamos un ejemplo

Cojamos como ejemplo el cáncer. Existen algunos tipos de cánceres muy resistentes a los tratamientos tradicionales debido a que las células cancerígenas generan un tipo de proteína que las protege de las medicinas. Bien, ¿y si pudiéramos evitar la generación de dichas proteínas? Aquí entran en juego los vectores víricos.

La idea es la siguiente. Cogemos un virus, como el del VIH (sí, el que causa el SIDA). Mediante ingeniería genética le extraemos de su información genética la parte que es dañina para nosotros. Y ahora la sustituimos por la información genética necesaria para crear «contra-proteínas», capaces de inutilizar las proteínas que protegen a las células cancerígenas.

¿El resultado? El vector vírico entrará en nuestro cuerpo y proveerá a nuestras células de la información necesaria para acabar con las proteínas de defensa cancerígenas. Una vez eliminadas estas defensas, los tratamientos tradicionales tendrán vía libre para actuar.

Y esto, ¿no es peligroso?

En principio cuando te dicen que van a usar virus genéticamente alterados para curar, lo primero que te viene a la cabeza es ¿no será peor el remedio que la enfermedad? Si después te cuentan que el virus usado es generalmente el VIH, los temores crecen. Bien, mediante ingeniería genética se crean virus «seguros».

Eliminación del factor dañino: Lo primero, lógicamente, es quitar la parte negativa del virus. En nuestro caso, cogeríamos el VIH y le quitamos toda información genética que pudiese generar la enfermedad del SIDA.

Estabilización genética: Uno de los principales problemas con los virus es su alta mutabilidad. En nuestro caso, el peligro estaría en introducir un virus «benigno», que este mutase, y cambiase su código genético al de un virus nuevamente perjudicial o a algo peor. Por esto se añaden estabilizadores a los vectores víricos. Gracias a ellos se consiguen virus casi inmutables, anulando la variabilidad genética.

Para que hagáis una idea, en el caso de los vectores víricos basados en VIH se cambia el 70% del código genético original.

En resumen, una gran idea, que puede darnos muchas alegrías a medio plazo. De momento, la mayoría de las investigaciones están pendientes de ser probadas en humanos, pero seguro que tarde o temprano empiezan a usarse de manera generalizada

Fuentes

Wikipedia
Wired ( Vía menéame)

Compartir:

SIDA. Esta enfermedad es considerada la mayor plaga de la actualidad y uno de los más grandes desafíos científicos a los que nos enfrentamos. Sobre esta enfermedad se oyen muchas cosas, incluso que no existe.

Parte del desconocimiento viene de la rápida evolución que ha tenido. Por comparar, la enfermedad de la gripe lleva con nosotros desde hace más de 2.400 años. Mientras que el SIDA fue detectado por primera vez en 1981. Y, a día de hoy, ¿qué es lo que sabemos?

¿Qué es?

El SIDA (Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida) es la enfermedad causada por el retrovirus VIH (Virus de Inmunodeficiencia Humana). Es importante hacer la diferencia, porque una persona puede ser portadora del virus pero no enfermar de SIDA, si recibe la medicación adecuada.

El VIH, es un organismo que para reproducirse necesita infectar otras células. Una vez infectadas, usa los mecanismos de reproducción de dichas células para sacar copias de si mismo. En el proceso, las células infectadas son destruidas.

El principal problema con el VIH es que en poco tiempo es capaz de integrar su información genética en nuestro ADN. De aquí radica la dificultad para eliminarlo.

El VIH ataca a los linfocitos-T, pertenecientes a nuestro sistema defensivo. Al avanzar la infección nuestro sistema defensivo se viene abajo y queda deprimido, es decir, inutilizado. Es entonces, al estar sin defensas, cuando se dice que tenemos el SIDA.

Técnicamente, el SIDA no mata. Lo hacen las llamadas enfermedades oportunistas. Al estar sin ningún tipo de defensas, las infecciones que un cuerpo sano sería capaz de rechazar son mortales en el caso de una persona con SIDA.

Esta es una de las causas por la cual al principio existió tanta confusión respecto al SIDA. Los enfermos mostraban una mezcla de síntomas de varias enfermedades. Esto despistaba a los médicos. Finalmente se comprobó que los enfermos tenían todos el sistema defensivo deprimido hasta que en 1984 se aisló el virus VIH, confirmándose la naturaleza vírica de la enfermedad.

Por cierto, existen una serie de personas, poquísimas, que por alguna mutación, aunque se infecten de VIH no desarrollan la enfermedad. Estas personas son claves para buscar una cura, pues de averiguarse la razón de su inmunidad y de poder reproducirla en otras personas, estaríamos mucho más cerca de un cura.

¿Cómo se contagia? ¿Se puede evitar?

Por suerte, es relativamente sencillo evitar el contagio de VIH. Al menos mas sencillo respecto a otros virus. ¿Os imagináis que el VIH fuese tan contagioso como el virus de la gripe?

Veamos las fuentes de infección:

• Sexual: La más conocida. Puede ser evitada mediante el uso de preservativos en las relaciones sexuales
• Parental: Una madre infectada contagia el VIH a su hijo. Actualmente existen tratamientos que evitan el contagio.
• Sangre: A través de jeringuillas u otros instrumentos que puedan haber estado en contacto con sangre. A día de hoy tanto en hospitales como en negocios de piercings o similares se usan herramientas de un solo uso. En hospitales se realizan controles de sangre.

Como triste anécdota, indicar que el gran escritor y divulgador Isaac Asimov murió de SIDA tras infectarse con el VIH en una operación de corazón.

Evolución del número de contagios por vía parental en EE.UU.

Importante. Destacar una cosa: Un beso o un abrazo a una persona infectada no contagia el SIDA. Y un apretón de manos mucho menos.

Actualmente, la mayoría de contagios se producen en el tercer mundo, donde no hay ni conocimiento por parte de la población, ni medios para evitarlo.

En el primer mundo se está produciendo un gran crecimiento de infecciones en mujeres jóvenes heterosexuales. Según los expertos, es como si se hubiese perdido el miedo a la enfermedad, haciendo que se descuide el uso de precauciones.

¿Cómo se combate?

Mediante el uso de antiretrovirales. Estas medicinas son capaces de bloquear la reproducción del VIH. ¿Cómo lo hacen? Poniendo obstáculos en el ciclo de vida del virus.

El VIH para reproducirse realiza varios pasos: Fijación a la célula, penetración, transcripción del ARN, etc. Cada antiretroviral bloquea uno de los pasos. Se usan tratamientos combinados para bloquear la mayor cantidad de pasos posibles. A este tipo de tratamiento se les conoce como TARGA: Terapia Anti Retroviral de Gran Actividad.

¿Por qué bloquear todos los pasos? ¿No sería suficiente con bloquear un solo paso? En teoría sí. El problema es que el virus muta muy fácilmente. Supongo que sabréis que las vacunas de la gripe no valen de un año para otro. Pues con el VIH pasa algo similar. Nuevas mutaciones del virus hacen inútiles los medicamentos.

Debido a ello se usan múltiples medicamentos. Si el VIH muta y se hace inmune a uno de los retrovirales, el resto lo seguirán bloqueando, al menos durante un tiempo. Tarde o temprano el tratamiento debe ser totalmente modificado, para adaptarlo a las mutaciones del virus.

Mientras una persona reciba el tratamiento no desarrollará el SIDA, aunque siga teniendo el VIH en sangre. Podrá llevar incluso una vida relativamente normal.

Por cierto, el precio de la terapia TARGA ronda los 500 Euros mensuales. En España lo paga el estado, así como en otros paises con sanidad pública.

Evolución de la mortalidad por SIDA y de la aparición de la enfermedad en EE.UU. En 1993 se empieza a usar la terapia TARGA

¿Y no tiene cura?

A lo mejor estáis pensando lo siguiente. Bueno, si se puede evitar que se reproduzca, ¿no acabarán por morir todos los virus? Eso sería lo lógico. De hecho, una persona bajo tratamiento puede llegar a una situación en la que no se les detecten virus en sangre. Aparentemente, habrá quedada limpia.

Pero solo aparentemente. El virus tiene la capacidad de quedar en estado latente, oculto y dormido en sitios donde no pueden ser detectados. Estos sitios se les conoce como reservorios VIH. Por ejemplo, se esconden en los tejidos linfáticos y cerebrales.

Si a los pacientes aparentemente sanos se les suprime el tratamiento, el VIH sale de su escondite y, en pocos días, el paciente desarrollará la enfermedad.

El problema es que, a día de hoy, podemos evitar que se reproduzca, pero no destruirlo, debido a la facilidad que tiene para integrarse en nuestro ADN. De hay que se una enfermedad crónica, pero sin cura.

¿Hay novedades?

Si, cada pocos días se avanza un poco más. De las últimas noticias que he escuchado, las más interesantes son las siguientes:

El hombre que se curó del sida por un trasplante de médula
La primera noticia habla de una persona, portadora de VIH, que recibió un trasplante de médula espinal de una persona inmune y, gracias a ello, se curó. El problema, es el enorme precio de la operación, 250.000 dólares, que la operación es extremadamente peligrosa y, sobre todo, que la mutación necesaria para que el donante pueda curar la enfermedad es rarisima, lo que limita enormemente el número de donantes.

Sin embargo, se ve como una posibilidad para curar el VIH mientras terapias genéticas

La molécula que bloquea la reproducción
En este caso se trata de una medicina que bloquea el proceso de multiplicación del virus, pero interactuando con nuestro propio cuerpo, no con el virus. Esta medicina, tendría el mismo efecto que los antiretrovirales, pero no estaría afectada por la mutabilidad del virus.

Mediante ella se podrían simplificar los tratamientos actuales, aunque no curaría la enfermedad.

La vacuna española
Es una vacuna contra el SIDA que se está investigando actualmente en España. Lo que haría esta vacuna es fortalecer las defensas de nuestro cuerpo frente al VIH, permitiendo defenderse del mismo sin necesidad de un tratamiento TARGA. No evitaría la infección, ni mataría al virus, pero si evitaría desarrollar la enfermedad.

Pues yo he oído que el VIH no existe. Y que es un negocio

A veces se dice: “No se ha desarrollado una vacuna o una cura porque no sale rentable a las farmacéuticas” Aquí se obvian dos cosas.

Primero, que la investigación científica es muy compleja y no por poner mucho dinero sobre la mesa vas a encontrar una cura. De hecho, respecto al VIH se ha avanzado enormemente en pocos años.

Segundo, que entidades públicas también investigan buscando una cura. Y a estas entidades si que les vendría bien encontrar una cura pues, para los estados, estas enfermedades no son un negocio.

También axisten personas que dicen que el VIH no existe y que el SIDA lo causan los antiretrovirales. Bueno, pues una simple prueba:

Que cojan muestras de VIH y se la inyecten. Si el VIH no existe, no debería pasar nada. Una vez hecho esto, que no tomen ningún tipo de medicación. Si los antiretrovirales causan la enfermedad, mejor ignorarlos. Si es cierta su teoría de que el VIH no causa el SIDA sino que lo provocan los antiretrovirales, no debería pasarles nada. ¿A que no se atreven?

Incidencia del SIDA por países. Destacar el sur de África, con más del 15% de la población infectada

Indice y referencias

La idea para este artículo me vino tras oír una interesante charla sobre el SIDA en el podcast de Solo 24 Horas. Con lo cual, si os gusta este artículo, recomiendo escucharlo

Las gráficas están sacadas de: Medscape: HAART and Prevention of HIV Transmission

Las novedades sobre el SIDA son todas «vía menéame»:
Se necesitan voluntarios para un ensayo de una vacuna contra el sida española
El curioso caso del hombre que venció al VIH
Diseñan la molécula que bloquea la multiplicación del virus del sida

Compartir:

¿En que se basa la ciencia? ¿Cómo llegan los científicos a descubrir las leyes de la naturaleza, a desarrollar teorías que expliquen el funcionamiento del universo y a dar forma matemática a las normas que rigen la existencia? Y lo más importante, ¿por qué hemos de aceptar lo que nos dicen? Mucha gente no se cree, por ejemplo, cuando los científicos afirman: «El universo tiene 15000 millones de años». ¿De dónde han sacado ese dato?

Eso es lo que vamos a averiguar hoy. ¿Cómo desarrollan los científicos sus teorías?

La filosofía deductiva

En la antigüedad, se usaba el razonamiento deductivo o filosófico. Esto es, las ideas científicas, o filosóficas, se basaban casi únicamente en razonamientos. Las leyes y reglas de la naturaleza se descubrían mediante el pensamiento humano. Un ejemplo, ¿de donde viene la vida?

Sabemos que los animales de gran tamaño nacen a partir de otros miembros de la misma clase animal. Esto se observa fácilmente. Pero, ¿y los insectos, larvas, peces, etc? Los antiguos griegos, por ejemplo, sabían, como es obvio, que los mamíferos y muchos otros animales copulaban, que los reptiles y aves ponían huevos. Pero, ¿y los pequeños insectos? ¿Y las larvas?

Aristóteles dedujo que los insectos surgían de la humedad, al reaccionar esta con una fuerza a la que llamó entelequia. De la unión entre la entelequia y la humedad, surgen los insectos y, en definitiva la vida.

De la misma forma, Aristóteles, al ver que el Sol sale por el este y se oculta por el oeste, dedujo que este astro giraba alrededor de la Tierra, al igual que el resto de planetas. De hecho, para él la tierra era el centro del universo (Y, como ya hemos visto, de la fuerza gravitaria )

¿Cómo llegó Aristóteles a estas conclusiones? Razonando e imaginando las razones. En esta época, la única manera de desbaratar una idea científica como esta era razonando tú otra mejor. Pero todo estaba en la mente del científico – filósofo.

¿No os convence este método? ¿No os resulta creíble? Bien, pues al filósofo inglés Francis Bacon tampoco.

Fuentes:
La generación espontanea de Aristóteles
Razonamiento deductivo

El método científico

Francis Bacón, aunque admiraba a Aristóteles como pensador, no estaba muy de acuerdo con el método aristotélico. Hay que decir que en la época de Bacon, el S. XVI, la filosofía de Aristóteles era prácticamente la base de la ciencia. Francis, no obstante, pensó en que tenía que haber otra forma mejor de hacer deducciones y, por tanto, abandonó sus estudios científicos.

Para el inglés la base de toda idea científica debían ser el empirismo y el razonamiento inductivo. Es decir, todo razonamiento debe ser rechazado en un principio y solo será aceptado cuando haya sido demostrado mediante la observación y la experiencia. Y los razonamientos no han de basarse tanto en la deducción pura, sino que han de ser inducido a través de lo que observemos

Básicamente el método aristotélico era:
1. Observar
2. Razonar

Bacon propuso:
1. Observar
2. Construir una hipótesis
3. Comprobarla experimentalmente
4. Si en algún momento falla, hay que buscar una nueva hipótesis

Veamos en detalle cada uno de los pasos

Fuentes:
Francis Bacon
Aplicación del método científico

Observar y construir las hipótesis

¿Qué es lo que lleva a un científico a investigar algo? La observación de que existe «algo». Por ejemplo, actualmente existen muchos científicos tratando de averiguar la influencia de la contaminación en el cambio climático. Sin embargo nadie investiga la influencia de la contaminación en la órbita lunar. Del primer fenómeno existen observaciones, de lo segundo no.

¿Dónde observan los científicos los motivos de estudio? Pues puede ser de varias formas:

Estadísticas: Por ejemplo, a lo largo del siglo XX se observó que los casos de cáncer de pulmón aumentaban muchísimo entre fumadores. La existencia de esta correlación llevó a los científicos a tratar de comprobar si el tabaco provocaba cáncer de pulmón y, en caso afirmativo, a averiguar cual era la causa.

A partir de conocimientos previos: Supongo que sabréis que en Suiza se está haciendo un experimento con el objetivo de encontrar el Bosón de Higgs Esta partícula jamás ha sido observada, pero las ecuaciones del modelo de partículas, que se han desarrollados gracias a estudiar otras partículas que si han sido observadas, nos dicen que debe estar ahí. A partir de un conocimiento previo, inducimos la existencia de una nueva partícula

Observación simple: ¿Os acordáis de como se entretenía Galileo Galilei en misa? Pasaba las horas viendo como los incensarios se movían de un lado a otro. Se fijó en que el movimiento no era al azar, sino que seguía algún tipo de esquema. Lo mismo pasaba al hacer caer cuerpos desde distintas alturas o por planos inclinados. Existía un patrón obvio en dichos movimientos.

Galileo, observó. Y después hizo mediciones, desarrolló ecuaciones y a partir de estas ecuaciones pudo predecir el comportamiento de las cosas que observaba. Como veis es un círculo. Se observa, se inducen fórmulas y modelos matemáticos y con estos modelos se predicen el resultado de nuevas observaciones. Así funciona el método científico.

Por cierto, destacar que científicos como Hawkings o Einstein consideran al genio de la Toscana como el padre de la ciencia moderna. Bacón puso el método, pero Galilei puso las herramientas, las matemáticas y los aparatos de medición.

A partir de las observaciones construimos las hipótesis. Una hipótesis es un modelo que explica las observaciones realizadas. Pero no basta con esto para que se acepte una hipótesis. Tenemos que dar un paso más. Necesitamos comprobaciones.

Fuentes:
Razonamiento Inductivo
Estadísticas sobre el cáncer de pulmón
Método científico de Galilei

Realizar comprobaciones

Para que una hipótesis se convierta en una teoría científica aceptada, se necesita demostrar empíricamente que es correcta. Esto se hace experimentalmente. La hipótesis debe ser capaz de predecir el resultado de experimentos. En el caso de Galilei una vez desarrollada las ecuaciones del movimiento, solo tuvo que ponerlas a prueba. Mediante sus ecuaciones pudo calcular el tiempo que iban a tardar determinados objetos. Después simplemente tuvo que hacer mediciones para comprobar que sus ecuaciones eran correctas.

Otros casos eran más complicados. ¿Cómo comprobar la mecánica celestial de Newton?

Cuando Newton desarrolló sus ecuaciones, se comprobó que el movimiento de los planetas encajaba a la perfección con lo que Newton había predicho. Todos aceptaron las ecuaciones de Newton como correctas. Pero años después se descubriría un nuevo planeta, llamado Urano. Y se comprobó que había un problema con las ecuaciones de Newton. El movimiento de Urano no coincidía con lo que las ecuaciones predecían. ¿Estaba Newton equivocado?

Le Verrier pensaba que no. Este astrónomo francés opinaba que si Urano se comportaba de manera extraña, es porque debía estar afectado por el campo gravitatorio de un planeta aún desconocido. Y dedico años a recoger información, realizar comprobaciones y calcular nuevas ecuaciones. Finalmente creyó dar con la clave. Si sus cálculos y las ecuaciones de Newton eran correctas, tenía que haber un planeta más aparte de Urano.

Mandó sus cálculos a los observatorios. Les indicó donde debían mirar. Y efectivamente, allí estaba. Un planeta más, Neptuno. Gracias a las ecuaciones de Newton, un matemático fue capaz de encontrar un nuevo planeta, simplemente mediante el uso de fórmulas matemáticas.

Esto fue un gran espaldarazo a la mecánica celestial. Pero a veces, las más perfectas teorías se vienen totalmente abajo. Pues en ciencia cualquier teoría puede ser refutada.

Fuentes:
Le Verrier

Refutando una teoría

Como he dicho, cualquier teoría se mantiene en pie, hasta que encontremos un fenómeno para el cual nuestra teoría no sea capaz de encontrar una explicación o predicción correcta. En este caso, hay que reformular la teoría para ajustarla al experimento que falla. Y si no somos capaces, es el momento de tirar la teoría a la basura y empezar de nuevo.

Sigamos con Newton y Le Verrier. La teoría del primero y las cuentas del segundo habían corregido el problema con Urano y habían descubierto a Neptuno. Pero teníamos otro problema más en el sistema solar. Mercurio también tenía una órbita extraña. Tampoco se ajustaba totalmente a las leyes de Newton.

Le Verrier rehízo los cálculos y predijo la existencia de otro planeta más. Situado entre el Sol y Mercurio, el planeta Vulcano. Pero el planeta no estaba. Leverrier volvió a calcular la posición de Vulcano, pero nada. Los telescopios no encontraban el escurridizo planeta. Y durante medio siglo nadie encontró a Vulcano ni fue capaz de encontrar que fallaba en los cálculos.

Finalmente, en 1915 alguien encontró la solución. No había un planeta entre el Sol y Mercurio. El problema estaba en las propias ecuaciones. Las leyes de Newton estaban equivocadas. Y ¿cómo se demuestra que unas leyes científicas se equivocan? Tan sencillo y a la vez tan complicado como el hecho de presentar una nueva teoría que sea capaz de cubrir todos las observaciones que cubría la antigua teoría a la vez que resuelve los problemas que esta no era capaz de resolver.

Y así fue como Einstein tiró por tierra las teorías de Newton, presentando en su lugar la mecánica relativista. Una nueva teoría más avanzada sustituía a la antigua teoría equivocada.

Nota: Decir que a pesar de lo erróneo de la teoría de Newton es lo suficiente precisa para dar resultados satisfactorios en la mayoría de los casos. Por ejemplo, para los vuelos a la Luna, las ecuaciones de Newton son más que suficientes.

Fuentes:
Sobre Le Verrier y los planetas (Lectura especialmente recomendada)

Conclusiones

Y así trabajan los científicos. Primero hacen unas observaciones. Después, a partir de estas observaciones extraen un modelo. Seguidamente ponen dicho modelo a prueba mediante experimentos controlables, cuyos resultados deben ser predichos a la perfección por el modelo desarrollado. Y la teoría se mantendrá como aceptada hasta que se descubra algún caso que no sea capaz de explicar. Entonces tendremos que desarrollar una teoría mejor.

Pero eso no es todo. En un artículo posterior os contaré algunos detalles más sobre el método científico.

Compartir:

Aviso: Este artículo trata de manera aproximada un tema bastante complejo y es posible que tenga errores, aunque creo que en general es correcto. Léase con precaución y en caso de duda, consulte a su físico de cabecera

Dentro  de un par de meses entrará en funcionamiento el Gran Colisionador de Hadrones, posiblemente uno de los experimentos científicos más importantes de los últimos años. Su objetivo: Encontrar el bosón de Higgs. Una de las últimas partículas que queda para completar el modelo estándar de partículas.

Básicamente, el GCH ( LCH por sus siglas en inglés) es un tunel circular de 27km de circunferencia  por el cual se lanzarán, a velocidades próximas a la luz, partículas subatomicas con el objetivo de que choquen entre ellas para analizar los resultados. Todo esto a unas temperaturas de -271 C , s. En teoría, de este experimento se podrá detectar, por primera vez el bosón de Higgs.

Pero ¿Qué es el Bosón de Higs? ¿Por qué es tan importante? Vamos a verlo

El fin de la física clásica

A principios del siglo XX surgieron dos nuevas y revolucionarias teorías físicas. Una es la física cuántica. La otra la teoría relativista. Sería muy largo de explicar aquí en que consisten, tal vez en otro momento, pero lo importante es que estas dos teorías cambiaron el modo de entender la física y obligaron a los físicos a redefinir todo lo que sabían. ¿Os acordaís de los descubrimientos gravitatorios de Newton? Pues, aunque la física de Newton sigue siendo válida para la mayoría de los casos, falla estrepitosamente cuando nos movemos por magnitudes cuánticas (cosas muy chicas) o relativistas (cosas muy grandes)

Pero el problema grave es que existen fenómenos físicos en los cuales se producen a la vez fenómenos cuánticos y relativistas. Y estas teorías no se llevan muy bien a la hora de tratar de juntarlas. Por eso es por lo que los físicos están tratando de encontrar una teoría unificada o teoría del todo

¿Y que tenemos hasta ahora?

El modelo estándar o ¿cómo funciona universo?

Básicamente todo se reduce a tres factores: Partículas de materia (o fermiones), Partículas de fuerza (o bosones) y el Bosón de Higs (o bosón masivo)

Por cierto, antes de seguir, indicar que esto es un modelo matemático. Es decir, esta teoría se ha formado a base de hacer experimentos, deducir ecuaciones a partir de ellos y volver a hacer más experimentos que confirmen las ecuaciones.

Aunque en principio el modelo estándar permite interpretar y predecir muchos fenómenos naturales, no quiere decir que la naturaleza sea exactamente así. Aunque tampoco debería ser muy distinta.

Bueno, como iba diciendo tenemos primero las párticulas básicas que forman la materia. ¿Os acordais de que en el colegio os contaron que la materia estaba formada por átomos y que los átomos estaban formados por protones, neutrones y electrones? Pues bien eso no es todo. Estas partículas están a su vez formadas por otro tipo de partículas aún mas pequeñas. Los fermiones, o partículas fundamentales

Los fermiones, los ladrillos del universo

Resulta que neutrones y protones están formados por 6 tipos distintos de partículas, llamadas Quarks. Estos quarks se diferencian entre ellos por la carga eléctrica, el spin, el color y el sabor (lo de color y sabor son dos características a los que los físicos decidieron llamar así. Son colores y sabores «cuánticos», no macróscopicos). Decir que de los 6 tipos, cuatro de estos quarks (llamados encanto, extraño, cima y fondo) son de muy corta vida y la mayoría de los que existían de forma natural se desintegraron en el Big Bang. Pero los otros dos tipos (arriba y abajo) siguen con nosotros, formando protones y neutrones

Ya sabemos de que están formados los protones y los neutrones. De quarks. Pero ¿Y los electrones? Pues los electrones son simplemente un tipo más de los 6 existentes de Leptones, el otro tipo de partículas fundamentales. El electrón es el más conocido pero hay más, llamadas tau, muon y los tres neutrinos, que son las partículas opuestas a estos tres primeros. Estos leptones se liberan cuando se producen determinadas reacciones atómicas. Y, aparte, nuestro querido y conocido electrón, que normalmente está felizmente dando vueltas alrededor del nucleo atómico (formado por Quarks cohesionados, como hemos visto)

En resumen, por si alguien se ha perdido. La materia está formada por fermiones. Estos se dividen en quarks, que forman los núcleos atómicos y en leptones, el resto de partículas existentes

Las 4 fuerzas, el pegamento del universo

Pero aparte de estas partículas, tenemos las cuatro fuezas, o interacciones, fundamentales. Estas fuerzas hacen que los fermiones puedan afectarse los unos a los otros y son las siguientes:

La gravedad: Es una fuerza de atracción. Atrae partículas con masa y, a pesar de que es a la que más estamos acostumbrados, es la más débil. Eso sí, tiene un rango de alcance infinito
El electromagnetismo: Es una fuerza que puede ser tanto de atracción como de repulsión, según la carga eléctrica de las partículas. Es de alcance ilimitado y es la base de la luz solar, las ondas de radio, los móviles, la electricidad y tantas otras cosas. También mantiene unidos a los átomos en estructuras moleculares.

Las otras dos fuerzas no nos suenan tanto, pues solo actuan a nivel atómico. Son:

Nuclear fuerte: Permite que los quarks, según su carga y su color, es unan para formar protones y neutrones
Nuclear débil: Provoca cambios de sabor en los fermiones (tanto en los quarks como en los leptones). Básicamente se manifiesta en un fenómeno físico conocido como desintegraciones Beta (transformaciones de átomos de un isotopo a otro, por ejemplo la transformación del carbono normal en carbono-14, que se usa para dataciones arqueológicas)

Pero, ¿como actúan estas fuerzas?

Los mediadores: Bosones

Existen una serie de partículas, llamadas bosones, que ejercen de transmisoras de las fuerzas anteriores. Es decir, podríamos decir, por ejemplo, que cuando se produce una interacción nuclear entre dos quarks, es porque estos bosones viajan de un quark a otro, permitiendo la transmisión de la interacción nuclear.

En total tenemos tres tipos bosones, un tipo por cada interacción, sumando un total de 11 bosones (el fotón, que median en el electromágnetismo, los bosones intermedios, que median en la interacción debil y los 8 gluones que se encargan de la interacción fuerte)

¿Y que pasa con la masa?

Este es el gran problema del modelo de partículas, que no acaba de explicar exactamente que pasa con la masa y con la interacción gravitatoria. Tampoco se sabe porque algunos bosones no tienen masa (como el fotón) y otros sí. Es decir, sabemos que la masa existe, pues provoca la interacción gravitatoria y, además, es facilmente medible, pero no sabemos explicar de donde surge. Y aquí es donde entra en juego un bosón muy especial, que no provoca interacción, sino que sería el soporte de la masa. De momento no se ha encontrado, solo existe como hipótesis matemática: El bosón de Higgs

El Bosón de Higgs

Descubrirlo nos permitirá ajustar muchísimo el modelo de partículas. El Bosón de Higgs debería explicar como el resto de partículas adquieren masa y nos ayudaría a explicar como esta masa se reparte en el universo (campo de Higgs). Si descubrimos de donde viene la masa, el siguiente paso sería explicar como funciona la interacción gravitatoria y encontrar el bosón correspondiente (gravitón)

Si no lo descubrimos, bueno, pues habrá que seguir buscando, o reelaborar el modelo estándar

Y esto es lo que espera descubrir el LHC.

Anexo. En la prensa se han publicado noticias sobre que el LHC podría generar un agujero negro que destruiría la tierra. Todo esto son exageraciones sin fundamento, pero si estás preocupados por la destrucción del planeta, te recomiendo que leas este artículo: Alarmismo frente al LHC

Compartir: