Reportaje:FÍSICA | Microcosmos

Partículas elementales de diseño

C omo todo el mundo sabe, un átomo es una bolita (el núcleo) rodeada de unos aros (las órbitas de los electrones), aunque un átomo de verdad no es realmente así. Es el modelo del átomo de Bohr, tan eficaz visualmente que aunque luego el conocimiento científico lo modificase, quedó como representación atómica en la cultura popular. Las partículas elementales o subatómicas, los componentes básicos de la naturaleza, carecen de una representación visual de ese tipo. El diseñador noruego Jan-Henrik Andersen, en colaboración con los físicos Gordon Kaney y David Gerdes, de Fermilab (EE UU), y con Sherri Smith (Escuela de Arte y Diseño de Michigan), propone ahora cubrir ese vacío gráfico de la física con unas partículas de diseño inventadas.

El rojo, el verde y el azul representan los tres colores (cuánticos) posibles de los quarks

El resultado es la representación del Modelo Estándar, que describe las partículas fundamentales y sus interacciones. Pero Andersen no lo ha creado con el puro capricho artístico como acicate, sino representando las propiedades de las partículas (masa velocidad, espín, etcétera) y sus familias, como elementos visuales ordenados. "Ha sido un placer tender un puente libremente entre ciencia y diseño, con la esperanza de que sea satisfactorio para ambas, ya que están unidas por la belleza", dice el diseñador.

La obra gráfica se expuso en Fermilab (Chicago, EE UU) el verano pasado y ahora se hace eco de la propuesta Physicsweb (Instituto de Física de EE UU).

Nadie ha visto, ni seguramente se verá jamás, una partícula elemental directamente, es un punto sin dimensiones. Los físicos detectan esos componentes elementales de la materia por las trazas que dejan, sus interacciones y desintegraciones, y miden el mundo subatómico con una precisión de varios decimales, pero ni el microscopio más potente ve un quark, un electrón o un neutrino.

Para Andersen un fotón parece un muelle y un bosón un doble muelle; un quark up es como una ese tridimensional y un quark down, una especie de huevo al que se la ha restado una ese.

El Modelo Estándar describe 12 partículas constituyentes de la materia, agrupadas en familias, más las cuatro responsables de las fuerzas, de las interacciones. En el mundo cotidiano actual todo está hecho de tres partículas exclusivamente: el quark up, el down y el electrón, que forman protones y neutrones, átomos y moléculas. El neutrino del electrón, que se observa en la desintegración de otras partículas, completa la primera familia. Pero además, los físicos han descubierto otras dos familias o generaciones, de masa creciente, que existirían al principio del big bang y que se crean ahora en los aceleradores. En total hay seis quarks y seis leptones, como electrones o neutrinos. Hasta aquí las piezas conocidas y producidas en los laboratorios, sin olvidar que están también las antipartículas.

En el esquema visual de Andersen caben todas ellas: las partículas del Modelo Estándar y las antipartículas (para cuya representación juega con la inversión de transparencia/opacidad

), pero también incluso elementos hipotéticos como las partículas supersimétricas o el bosón de Higgs. La colección completa puede verse en Internet: http://www-personal.umich.edu/~janhande/sizedmatter/sizedmatter.htm.

Los códigos de forma y color expresan y dan coherencia a estas partículas de diseño al representar sus características. Los quarks, por ejemplo, tienen una propiedad cuántica, denominada color, que nada tiene que ver con el arco iris. Andersen, no obstante, recurre al rojo, al verde y al azul para representar los tres colores (cuánticos) posibles de los quarks, y a los colores secundarios (cian, magenta y amarillo) para las correspondientes antipartículas. En el caso de los leptones, que no tienen color, su ilustración visual se mantiene en la escala de grises

Las especificaciones de diseño, explican los creadores, se ajustan a las siguientes reglas: todas las formas deben de ser generadas por un elemento visual simple, preferiblemente expresado como uno, es decir una expresión no fraccionaria; las partículas tiene que tener la misma forma básica pero, a la vez, reflejar diferencias de masa, paridades, funciones y comportamiento; tiene que haber una coherencia lógica entre las partículas según la categorización y los patrones de desintegración del Modelo Estándar y, pese a ello, estar abiertas a la interpretación de la supersimetría, la teoría de supercuerdas, la fuerza gravitacional y la partícula de Higgs; el espín y la dirección de las partículas exigen un cualidad visual multidireccional.

El resultado es una representación de las partículas precisa desde el punto de vista de la física, siendo, a la vez, visualmente atractiva.

Representación gráfica del electrón (arriba) y el fotón, según Jan-Hendrik Andersen.
Representación gráfica del electrón (arriba) y el fotón, según Jan-Hendrik Andersen.

La metáfora como imagen

"Mientras que la ciencia propone una explicación de nuestro mundo por medios mensurables, el arte visual y el diseño ofrecen una apreciación intelectual y emocional de lo que no puede ser explicado por otros medios, mensurables o no", afirmaba Jan-Henrik Andersen en la Declaración creativa de su exposición de las partículas elementales, en Fermilab (Chicaco, EE UU).

El diseñador noruego -arquitecto de formación-, argumenta que casi siempre se recurre al lenguaje hablado o escrito para intercambiar pensamientos de contenido intelectual, pero que, cuando se quiere ilustrar aspectos emocionales o poéticos, a menudo se añaden las metáforas, "imágenes del pensamiento". "La metáfora apunta hacia lo familiar y lo tangible, tal vez incluso hacia lo humorístico. Nos encontramos a salvo y enriquecidos porque la entendemos", dice.

La primera aproximación de Andersen a la física subatómica fue también en colaboración con un científico, Phil Bucksbaum, con el que hizo una interpretación tridimensional de un electrón. El resultado fue una escultura llamada Electrón, tras la que rige el propósito de crear una forma espacial basada en una línea continua en el espacio, "un autosostenido, aunque limitado, vórtice de movimiento", dice el autor.

A partir de ahí surgió la idea, con Gordon Kane y David Gerdes, de desarrollar una nomenclatura visual completa de las partículas. La motivación de la exposición consiguiente es "abonar un futuro consenso acerca de cómo representar visualmente las partículas subatómicas, la energía y la materia".

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