Aceleración: Nos dice cómo varía la velocidad en un tiempo determinado. Para los físicos, la aceleración puede ser tanto ir cada vez más rápido como ir cada vez más despacio. Nunca hablamos de frenar, sino de aceleración negativa.

Acelerador de partículas: Son las máquinas que los físicos utilizan para estudiar las partículas atómicas y subatómicas. En los aceleradores de altas energías, las partículas se aceleran hasta alcanzar velocidades muy altas (y, por tanto, energías también muy altas). Hay dos tipos de aceleradores de altas energías: lineales (como el de SLAC, Stanford Linear Accelerator) o circulares (como el LHC del CERN, Centro Europeo de Investigación Nuclear, o los del Fermilab). En los aceleradores circulares se aceleran dos haces de partículas en sentido contrario para hacerlos colisionar. En los puntos donde chocan los haces hay unos enormes detectores que analizan y registran todas y cada una de las partículas que aparecen en la colisión. No solo hay aceleradores de partículas en los grandes laboratorios. También en casa tenemos algunos: los viejos televisores y los monitores de ordenador (los que eran muy gordotes) usaban tubos de rayos catódicos, que son aceleradores de partículas en miniatura.

Agujero negro: Es una zona del espacio donde la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de ella. Puesto que nada puede viajar más rápido que la luz, nada sale de ellos. Los agujeros negros se forman cuando mucha masa se concentra en una zona muy pequeña. Este proceso puede ocurrir de varias formas. Una de ellas es cuando una estrella agota su combustible y se estruja hasta que solo mide unos pocos kilómetros de diámetro. Siempre se había pensado que nada puede salir de un agujero negro, pero recientemente se ha descubierto que quizá no sea así. Una nueva teoría dice que estos van soltando muy lentamente unas partículas llamadas «radiación de Hawking». Esta radiación hace que los agujeros negros acaben desapareciendo. Pero la sueltan tan despacio que debe pasar mucho pero mucho tiempo antes de que se consuma el agujero negro. Así, quizá no sea la prisión eterna del universo, pero es mejor que no te acerques a uno de ellos si no quieres que te salgan canas esperando a que te libere.

Antimateria: Está formada por antipartículas, del mismo modo que la materia está formada por partículas. El porqué ganó la materia a la antimateria en el inicio del universo es uno de los misterios que aún no sabemos explicar. El físico teórico Paul Dirac predijo la existencia de la antimateria en 1928. Pero no se creó en un laboratorio hasta 1965, hazaña que se realizó en el CERN y en el Laboratorio Nacional de Brookhaven. No se produce antimateria en grandes cantidades, pues es la sustancia más cara del mundo. Si quieres comprar un miligramo de antimateria, tienes que ahorrar unos sesenta mil millones de dólares. A pesar de ser tan cara, podría tener muchos beneficios: algunos estudios sugieren que puede ser útil para destruir tejidos cancerosos. Aunque el mayor interés de la industria es usarla como combustible (¡o como arma!), puesto que cuando se destruye la materia con la antimateria se genera muchísima energía (según la ecuación de Einstein E=mc2). Se cree que solo necesitaríamos diez miligramos de antimateria para hacer llegar una nave a Marte.

Antipartícula: Para cada partícula existe una antipartícula, que tiene exactamente la misma masa, pero todas las cargas de signo opuesto. Algunas partículas de carga neutra (es decir, que no tienen carga) son iguales que sus antipartículas (como el fotón). Por ejemplo, la antipartícula de un electrón es una partícula de carga eléctrica positiva llamada positrón. En 1932, Carl D. Anderson encontró el positrón en unas colisiones de rayos cósmicos en cámaras de niebla (detectores de partículas). Las partículas y las antipartículas pueden aniquilarse entre ellas, si se encuentran, y producir otras partículas.

Antiquark: La antipartícula de un quark (véase quark más adelante).

Átomo: Hacia 1900 se pensaba que los átomos eran las partículas más pequeñas que formaban la materia. Sin embargo, ahora sabemos que no es así. Los átomos tienen un núcleo de carga positiva (formado por protones y neutrones, que a la vez están compuestos de quarks) alrededor del cual se encuentran nubes de electrones (de carga negativa). En 1808, Dalton explicó que los átomos eran unas bolitas esféricas que no se podían dividir en nada más. Casi ochenta años más tarde, en 1884, Thomson describió el átomo como una esfera de materia de carga positiva con unos electrones (de carga negativa) incrustados en su interior. Al modelo atómico de Thomson se le llamaba también «pastel de pasas», pues era la imagen que a todos les venía a la mente al imaginar esos átomos. En 1911, Rutherford explicó en su modelo que los electrones giraban alrededor de un núcleo central (como la Tierra alrededor del Sol). Descubrió que el átomo estaba prácticamente vacío. Hoy sabemos que el 99,999999999999 % del átomo es espacio vacío. Si los protones y los neutrones midiesen un centímetro, los electrones serían más pequeños que el diámetro de un pelo, y sin embargo el átomo sería más grande que treinta campos de fútbol. En 1913, Niels Bohr propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giraban alrededor del núcleo en unos niveles de energía bien definidos (como todos los planetas alrededor del sistema solar).

Bottom (fondo): Una partícula fundamental que pertenece a la tercera generación de quarks. Es el segundo quark más masivo del modelo estándar. Fue descubierto en el Fermilab en 1977. Al principio quisieron llamarlo Beauty (belleza) pero finalmente lo llamaron Bottom. Tiene su propia antipartícula, llamada Antiquark Bottom (fondo).

Big Bang: Esta teoría describe el nacimiento del universo a partir de una gran explosión. En el momento del Big Bang se creó la materia, el tiempo y el espacio. El universo se ha ido expandiendo desde entonces. Para haceros una idea, podéis usar un globo: pintad con un rotulador algunos puntos, y luego infladlo. Veréis cómo los puntos se van alejando entre sí. De una manera parecida, el universo se está haciendo cada vez más grande.

Big Crunch: Es una de las teorías existentes sobre el destino del universo. Según el Big Crunch (o teoría de la gran implosión), la expansión del universo se irá deteniendo, hasta que todo empiece a juntarse de nuevo (como si deshincháramos el globo de aire de la explicación del Big Bang). Según esta teoría, todo el universo volverá a concentrarse en el punto original en el que empezó el universo. Pero no os preocupéis, ¡tiene que pasar mucho tiempo para que eso suceda!

Bosón de Higgs: Partícula fundamental responsable de que otras partículas tengan masa. La existencia del bosón de Higgs fue propuesta por Higgs, Englert, Brout, Guralnik, Hagen y Kibble en 1964. Fue detectada por primera vez el 4 de julio de 2012 en el LHC del CERN.

CERN: Organización europea para la investigación nuclear. El CERN es el mayor centro mundial de investigación científica. Fundamentalmente se centra en la investigación de física de partículas para entender cómo empezó y de qué está hecho el universo. Para estudiar el origen del universo, en el CERN se ha construido el mayor acelerador de partículas del mundo, el LHC (siglas de su nombre en inglés, Large Hadron Collider, es decir, Gran Colisionador de Hadrones). El CERN se fundó en 1954 y está situado en la frontera entre Francia y Suiza. Aparte de sus muchos descubrimientos en el campo de la física, el CERN ha llevado a cabo muchos desarrollos tecnológicos; por ejemplo, en él fue donde nació la World Wide Web (www) en 1989.

Charm (encanto): Una partícula fundamental que pertenece a la segunda generación de quarks. Es el tercer quark más masivo del modelo estándar. Fue descubierto en 1974 en el SLAC (Stanford Linear Accelerator) y en el Laboratorio Nacional de Brookhaven. Tiene su propia antipartícula, llamada Anticharm (antiencanto).

Contracción de longitud: Cuando viajas a una velocidad cercana a la de la luz, los objetos se contraen y su masa aumenta. Si pudiésemos ver un partido de tenis relativista (en el que la pelota fuese casi tan rápida como la velocidad de la luz), veríamos que la pelota se achata cada vez que uno de los tenistas cósmicos le da un golpe. En realidad, tanto la contracción de longitud como la dilatación del tiempo son fenómenos que suceden para todas las velocidades (incluso para un caracol). Sin embargo, si la velocidad es pequeña, ni siquiera las percibimos.

Criptografía cuántica: En 1984, Charles Bennett y Gilles Brassard idearon el primer protocolo para enviar mensajes encriptados cuánticamente. Con este protocolo se construye una clave secreta. Esta clave se usa como llave para descifrar un mensaje. La clave se envía mediante fotones (partículas cuánticas), y la información se obtiene usando unos filtros exactos. Solo hay una oportunidad para obtener la información de esas partículas, pues al observarlas, como ocurre con cualquier partícula cuántica, las modificamos. Si alguien intenta interceptar la clave secreta, por el simple hecho de observarla, la modificará y, por tanto, ya nunca servirá como llave para descifrar el mensaje final. De este modo puedes enviar un mensaje secreto ¡cien por cien seguro!

Dilatación del tiempo: A medida que nos movemos más y más rápido, el tiempo transcurre más despacio. Si viajáramos a una velocidad próxima a la de la luz, viviríamos más lentamente. Igual que la contracción de longitud, la dilatación del tiempo sucede para todas las velocidades. Sin embargo, cuando la velocidad es pequeña, los efectos son mínimos y no nos damos cuenta de que sucede algo extraño. De hecho, si cruzas Estados Unidos en avión, bajarás de él siendo una diezmillonésima de segundo más joven.

Down (abajo): Una partícula fundamental que pertenece a la primera generación de quarks. Junto con el quark Up (arriba) y los electrones, forma toda la materia. Fue descubierto en el SLAC (Stanford Linear Accelerator) y en el Laboratorio Nacional de Brookhaven. Tiene su propia antipartícula, llamada Down Antiquark (Antiquark abajo).

Electrón: El electrón pertenece a una clase de partículas fundamentales llamadas leptones (al ser una partícula fundamental, de momento no se conoce que pueda ser dividida en otras partículas más pequeñas). Combinados con los protones y los neutrones crean los átomos. Y junto con los quarks Up y Down, forman toda la materia que conocemos. El electrón fue propuesto teóricamente por Stoney y descubierto por Thomson en 1897. Los electrones también pueden existir fuera de los átomos, formando corriente eléctrica. Gracias a ellos podemos ver la televisión, cargar nuestros teléfonos móviles y gozar de todas las comodidades que la electrónica nos ha proporcionado. Su antipartícula se llama positrón. Si el electrón y el positrón se encuentran, se aniquilan mutuamente y se producen fotones.

Electronvoltio: Es una unidad de energía que equivale a poner en movimiento un electrón en el vacío, con una diferencia de potencial de 1 voltio.

Entrelazamiento: El entrelazamiento es una propiedad cuántica que fue planteada en 1935 por Einstein, Podolsky y Rosen. Si dos partículas están entrelazadas, comparten una conexión que les permite influenciarse la una a la otra de manera instantánea, pese a estar muy separadas. Pongamos un ejemplo: imagina que tienes dos monedas cuánticas entrelazadas. Si una de ellas marca cara, la otra siempre tendrá que marcar cruz. Ahora enviaremos una de ellas a Europa y la otra a Australia. Como son monedas cuánticas, las tendremos marcando cara y cruz simultáneamente (gracias al principio de superposición). ¿Qué ocurrirá si observamos que la moneda que está en Europa marca cara? En ese momento destruimos la superposición. Sorprendentemente, la moneda que está en Australia también dejará de estar en una superposición y siempre marcará cruz. En otras palabras, lo que le ocurre a una moneda afecta a la otra de manera instantánea, a pesar de estar alejadas.

Fermilab: El Fermi National Accelerator Laboratory es un laboratorio de física de partículas, llamado así en honor a uno de los pioneros en la física de partículas, Enrico Fermi. En el Fermilab está el segundo acelerador más potente del mundo (el primero está en el CERN). El Fermilab se fundó en 1967 en Chicago (Estados Unidos). Allí se descubrieron el quark Bottom y el quark Top.

Fotón: Los fotones son las partículas que forman la luz. Son de la familia de los bosones (como los de Higgs o los gravitones). Portadoras de las fuerzas electromagnéticas, no tienen masa y viajan en el vacío a 300.000 kilómetros por segundo. Son las partículas más rápidas del universo. En 1905, Albert Einstein introdujo el concepto de cuanto de luz (después llamados fotones) para explicar el efecto fotoeléctrico (complementando la hipótesis de que la luz fuese una onda).

Fuerza de la gravedad: Fuerza fundamental que describe cómo las masas se atraen entre sí. Gracias a la fuerza de la gravedad tenemos la sensación del peso cuando estamos en un planeta. También gracias a ella nos mantenemos «atrapados» en la Tierra. De igual manera, explica por qué los planetas giran alrededor del Sol. Isaac Newton fue el primero en formular la teoría general de la gravitación y la expuso en su obra: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

Gravitón: Partícula fundamental encargada de transmitir la fuerza de la gravedad. El gravitón es un bosón (igual que el de Higgs). Los gravitones se han predicho en los modelos de gravedad cuántica, pero todavía no se han descubierto en un experimento.

Incertidumbre de Heisenberg, principio de: Este principio nos dice que no podemos conocer la posición de las partículas (dónde están exactamente) y su velocidad al mismo tiempo. Al menos, no de manera exacta. Esto tiene efectos curiosos: si una partícula estuviese parada (es decir, velocidad cero), debería ocupar un espacio infinito (podría estar en cualquier sitio). Por otro lado, si sabes exactamente dónde está, no sabes si se mueve o no. Si conoces una de las dos magnitudes exactamente, la otra la desconoces por completo.

Leptón: Es una de las partículas elementales conocidas (igual que los quarks). Hay seis leptones conocidos (con sus correspondientes antipartículas): el electrón, el muón, el tau y los tres neutrinos. El primer leptón que se descubrió fue el electrón.

LHC (Large Hadron Collider): El Gran Colisionador de Hadrones, cuya construcción ha costado decenas de miles de millones de euros, es un acelerador de partículas de 27 kilómetros de circunferencia creado en el CERN. En él se acelerarán protones a grandes velocidades: darán 11.245 vueltas al acelerador cada segundo. El LHC será la máquina más fría del universo (unos 271 ºC bajo cero). Estos protones se harán chocar entre sí a grandes energías para poder estudiar los quarks y las partículas subatómicas que existieron en los primeros instantes del Big Bang. Gracias a estos experimentos, los científicos esperan encontrar respuestas a algunos de los grandes enigmas del universo: ¿qué ocurrió en los instantes iniciales del universo?, ¿por qué hay más materia que antimateria?, ¿cómo se comporta el recién encontrado Boson de Higgs?…

Los Alamos National Laboratory (LANL): El Laboratorio Nacional de Los Álamos se fundó durante la Segunda Guerra Mundial en Estados Unidos para coordinar el desarrollo del Proyecto Manhattan. Este proyecto tenía como misión fabricar las primeras bombas atómicas. Actualmente es uno de los laboratorios de investigación más importantes de Estados Unidos. Debido a su historia, el Laboratorio Nacional de Los Álamos sigue siendo el icono que recuerda a los científicos la gran responsabilidad que conlleva el dominio del mundo que nos rodea. La ciencia puede hacer mucho bien, pero también mucho daño. Son nuestras elecciones las que harán decantar la balanza hacia un lado u otro.

Modelo estándar: Es el nombre que tiene la teoría actual de la física de partículas. Esta teoría explica que toda la materia está construida a partir de doce partículas fundamentales. Estas se separan en dos tipos: seis leptones y seis quarks. Los seis leptones son: electrón, neutrino electrónico, muón, neutrino muón, tau y neutrino tau. Los seis quarks: up, down, charm, strange, top y bottom. La teoría también describe los bosones responsables de las fuerzas: fotón, bosones intermedios, gluones y el famoso bosón de Higgs.

Muon: Es una clase de partículas fundamentales llamadas leptones. Pertenece a la segunda generación de leptones (junto al electrón, que pertenece a la primera, y al tau, que pertenece a la tercera). La masa del muon es mayor que la del electrón. Su antipartícula es el antimuón. El muon fue descubierto por Carl D. Anderson en 1936 mientras observaba la radiación cósmica.

Neutrino: Los neutrinos son partículas fundamentales del grupo de los leptones. Tienen una masa muy pequeña y es muy difícil detectarlos, pues casi no interaccionan con las demás partículas. La mayor parte de los neutrinos pasan a través de la Tierra sin interactuar ni siquiera una vez, como si fuesen fantasmas. El neutrino fue propuesto en 1930 por Wolfgang Pauli. Cada segundo, atraviesan tu cuerpo 100.000.000.000.000 neutrinos que vienen del Sol (no te escapas de ellos ni cuando duermes, pues también atraviesan la Tierra). Todos los neutrinos son zurdos, y los antineutrinos (sus respectivas antipartículas) son diestros.

Neutrón: Es una partícula subatómica sin carga eléctrica. Su masa es un poco mayor que la de los protones y se encuentra junto a estos en el núcleo de los átomos.

Núcleo atómico: Parte central del átomo con carga positiva y formado por protones y neutrones. El primero en pensar que el átomo estaba formado por un núcleo y electrones que orbitaban a su alrededor fue Rutherford en 1906.

Öpik-Oort: Nube de cometas y asteroides que se encuentra en los límites de nuestro sistema solar. Se cree que algunos de los cometas que podemos ver desde la Tierra se han originado en la nube de Öpik-Oort.

Partícula fundamental: Partícula que no está formada por otras más pequeñas (que se conozcan). Es el elemento más pequeño que el hombre ha podido identificar. Según la teoría actual, las partículas fundamentales son las que se describen en el Modelo Estándar: los bosones (fotones, gluones, bosones W y Z, y bosón de Higgs), los leptones y los quarks. Todo lo demás está formado a partir de estas partículas fundamentales.

Partícula subatómica: Partícula más pequeña que el átomo.

Protón: Partícula subatómica cargada positivamente. El protón es una de las partículas que constituyen el núcleo de los átomos. Los protones están formados por tres quarks: dos up y un down.

Quark: Son, junto con los leptones, las partículas que construyen toda la materia. De momento, son las partículas más pequeñas que el hombre ha descubierto. Hay seis tipos de quarks que corresponden a tres generaciones o familias. La primera familia, los quarks up y down. La segunda familia, charm y strange. La tercera familia, top y bottom. Cada quark tiene su correspondiente antiquark. Los neutrones están compuestos por un quark up y dos quarks down, mientras que los protones los forman dos quarks up y uno down. Los quarks fueron predichos en 1964 por Murray Gell-Mann, que ganó en 1969 el premio Nobel de Física por sus descubrimientos sobre las partículas elementales. Los quarks fueron vistos en los experimentos del acelerador de partículas lineal SLAC entre 1967 y 1973.

Relatividad Especial, Teoría de la: La Teoría de la Relatividad Especial fue publicada por Albert Einstein en 1905. Esta teoría explica que la velocidad de la luz en el vacío es siempre la misma. Tanto si estás parado en la Tierra como si estás en un supercohete espacial que se mueve a 200.000 kilómetros por segundo, siempre verás la luz viajando a 300.000 kilómetros por segundo (también usamos la letra «c» para abreviar la velocidad de la luz). Esta teoría explica fenómenos tan extraños como la dilatación del tiempo y la contracción de longitud. Gracias a esta teoría, sabemos que no existe un espacio y un tiempo absolutos en el universo, pues ambos dependen de la velocidad a la que te mueves.

SLAC National Accelerator Laboratory: SLAC es la sigla de Stanford Linear Accelerator Center. Es el laboratorio de física de partículas y astrofísica con el acelerador lineal más largo del mundo. Este laboratorio se fundó en 1962 en la Universidad de Stanford, California (Estados Unidos).

Strange (extraño): Una partícula fundamental que pertenece a la segunda generación de quarks. Murray Gell-Mann propuso su existencia en 1964 al darse cuenta de que había partículas que no podían existir solo con los quarks up y down. Fue descubierta en un experimento en SLAC en 1968. Tiene su propia antipartícula llamada Antistrange (antiextraño).

Super Kamiokande: Es un detector de neutrinos enterrado a mil metros bajo tierra, en la montaña Kamioka, en Japón. Este superdetector de neutrinos inició sus observaciones en 1996.

Superposición, Principio de: El Principio de Superposiciónn es uno de los más peculiares de la física cuántica (aunque como ya habéis visto, ¡no es el único!). El Principio de Superposiciónn nos dice que todas las posibilidades existen al mismo tiempo. La superposición se destruye (o colapsa) en cuanto alguien la observa. Pongamos un ejemplo: imaginemos que tenemos un cubilete con un dado. Le damos unas vueltas y lo ponemos cara abajo. En el momento en que levantamos el cubilete, podremos ver que el dado marca un seis. Nuestro sentido común nos dice que antes de levantar el cubilete, el dado ya marcaba un seis (simplemente desconocíamos esta información). La visión cuántica nos dice que antes de levantar el cubilete, el dado marcaba todas las caras a la vez. Solo en el momento en que lo observamos, una de las opciones sobrevive. Una partícula cuántica, en una bifurcación, puede pasar por los dos caminos a la vez. Pero si decidimos observar cómo diablos hace algo tan curioso y sacamos la cabeza para ver cómo pasa por ambos caminos, por el simple hecho de observar… la partícula decide pasar solo por uno de los dos.

Tau: El tau forma parte de una clase de partículas fundamentales llamadas leptones. Pertenece a la tercera generación de leptones (junto al electrón, que pertenece a la primera, y al muon, que pertenece a la segunda). La masa del tau es la mayor de todos los leptones. Algunos piensan que las podemos encontrar en los agujeros negros. Su antipartícula es el antitau.

Teleportación: Gracias a la ciencia ficción, la teleportación es un concepto que a todos nos resulta familiar. Con la teleportación cuántica podemos hacer que un objeto que estaba en el punto A aparezca en un punto B sin pasar por ningún lugar entremedio. Sin embargo, a diferencia de la teleportación de las películas, en la teleportación cuántica, debe haber un grupo de partículas en el lugar donde quieres aparecer. En la teleportación se utiliza el fenómeno del entrelazamiento de las partículas.

Top (cima): Una partícula fundamental que pertenece a la tercera generación de quarks. Es el quark que tiene más masa y el último en ser descubierto, en 1995, en el Fermilab. De momento, el Fermilab (hasta que entre en funcionamiento el LHC del CERN) es el único acelerador de partículas que es lo suficientemente potente para poder generar este quark. Tiene su propia antipartícula, llamada top antiquark (antiquark cima).

Túnel, efecto: Una de las ventajas de que las partículas tengan propiedades de ondas y de partículas es el efecto túnel. Nos ofrece la posibilidad de que las partículas atraviesen barreras o muros.

Up (arriba): Una partícula fundamental que pertenece a la primera generación de quarks. Junto con el quark down (abajo) y los electrones forman toda la materia. La existencia de estos quarks fue predicha por Murray Gell-Mann en 1964, y fue descubierto en 1967 en SLAC (Stanford Linear Accelerator). Tiene su propia antipartícula, llamada up antiquark (antiquark arriba).

Vacío: En el mundo cuántico, el vacío no es como lo imaginaríamos cuando decimos que un bote de galletas está vacío (pues, aunque tengamos mucha hambre, no salen galletas de la nada). En el mundo cuántico, el vacío contiene partículas que aparecen y desaparecen muy rápidamente (tan rápidamente que a pesar de que vieses aparecer galletas en tu bote, por desgracia no te daría tiempo a poder comértelas).

Velocidad: El trozo de espacio por el que consigues moverte en un instante de tiempo determinado.

Velocidad de la luz: La luz viaja a 300.000 kilómetros por segundo. Es la velocidad máxima permitida en nuestro universo. Nada puede moverse más rápido que ella.