¿Por qué los científicos estudian las partículas, los átomos que usan aceleradores de partículas en lugar de deceleradores de partículas?

En realidad, a veces sí desaceleran las partículas. Ellos no lo llaman así. Lo llaman refrigeración por láser y captura magneto-óptica y una variedad de otras técnicas. Éstos hacen que los átomos se detengan.

Sin embargo, todavía hay mucho que puedes hacer con ellos. No se puede “ver” un átomo con luz: la luz es mucho más grande que los átomos, y las partículas subatómicas son mucho más pequeñas que eso. Pero no hay nada especial en “ver” una partícula. Para un científico, los datos son datos. Las personas están acostumbradas a “ver” con sus propios ojos como el estándar de oro de la sensación, pero los científicos han utilizado durante mucho tiempo otras formas de detectar lo invisible y hacer inferencias al respecto.

Aceleradores de partículas son una de esas técnicas. Hay una serie de razones para eso. Uno es debido a la importancia de E = mc ^ 2. Las partículas grandes (como los bosones de Higgs y los quarks top) ni siquiera existen hasta que acumulas mucha energía en un solo lugar. Una forma de obtener toda esa energía es hacer que vaya muy rápido: alta velocidad = más energía = más masa. Aceleras algunas partículas para que cuando chocan, los productos de salida pueden ser partículas nuevas que nunca has visto antes.

Incluso para partículas pequeñas, no se puede ver dentro de ellas simplemente al disminuirlas. Nunca puedes mirar dentro de un protón para ver los quarks arriba y abajo. No tiene una herramienta lo suficientemente pequeña para mirar hacia adentro, e incluso si lo hizo, los quarks se comportan de una manera muy inusual, lo que significa que nunca se pueden sacar y examinar. (Lo que significa que podría preguntarse si se puede decir que existen, pero eso es una pregunta para los filósofos en lugar de los físicos. Los protones se comportan exactamente como si estuvieran formados por partes más pequeñas, incluso si no puede ver las partes individualmente, y como eso es todo lo que se puede decir, eso es todo lo que se necesita decir.)

La única forma de mirar dentro de un protón es golpearlo con alguna otra partícula con la esperanza de romper las piezas. Se vuelven a formar cosas nuevas antes de que puedas verlas individualmente, pero los subproductos son distintivos. También sucede que se están moviendo muy rápido, pero afortunadamente, podemos detectarlos muy rápidamente. Los electrones, por ejemplo, dejan un rastro distintivo. Y dado que los electrones son objetos muy simples, saber qué tan rápido va es lo único que hay que aprender al respecto.

Al menos por las partículas que podemos detectar. Hay una gran cantidad de deducciones para trabajar hacia atrás desde lo que vemos hasta lo que podemos inferir que realmente estaba allí. Esto puede parecer extraño desde el punto de vista de ver y creer, pero se trabaja con las herramientas que la naturaleza le proporcionó. “Creemos” en las cosas invisibles todo el tiempo, desde la gravedad hasta el viento, que solo conocemos por los efectos. Así es como funciona toda la ciencia, a un nivel muy profundo.

Bueno, no están estudiando los objetos cuando están en movimiento. Lo que hacen es acelerar las partículas a alta velocidad y chocarlas. Luego estudian los constituyentes.

Considere el análogo de tratar de estudiar las canicas. Casi se puede ver a través de ellos pero no del todo. Una forma (bastante destructiva) de aprender más sobre la composición de las canicas es juntarlas bastante fuerte. Las canicas se rompen y puedes estudiar las piezas e intentar “hacer ingeniería inversa” de la canica desde allí. Eso es lo que los físicos de partículas tratan de hacer.

Piénselo: si uno quiere estudiar los resultados de colisiones por desaceleración brusca, primero debe acelerar al menos una de las partículas.