INTRODUCCIÓN

�Puede la materia dividirse indefinidamente? Dem�crito afirmaba, hace m�s de dos mil a�os que la materia esta formada de �tomos, part�culas diminutas e indivisibles. El tiempo le dio la raz�n. A principios del siglo XX qued� plenamente establecido que todos los cuerpos materiales est�n formados por �tomos, cuyo tama�o es del orden de unas cuantas millon�simas de mil�metro.

La palabra �tomo significa "indivisible" en griego y se utiliz� hace menos de un siglo para designar lo que parec�a ser el constituyente m�s peque�o de la materia. Pero pronto se descubri� que lo que se hab�a identificado como un �tomo est� formado, a su vez, por part�culas a�n m�s peque�as. A �stas se les llam� part�culas elementales con la esperanza de que fueran efectivamente elementales, es decir, sin m�s constituyentes.

Pero el Universo no se puede reducir s�lo a part�culas elementales. El Universo es din�mico; todos los cuerpos interact�an entre s� por medio de fuerzas —de las cuales la gravitacional es la m�s familiar. Las part�culas, junto con sus interacciones, son los elementos fundamentales del Universo.

Para explicar las fuerzas de la naturaleza, los f�sicos inventaron un nuevo concepto, el campo, que result� ser de enorme utilidad para describir los fen�menos f�sicos. Part�culas y campos resultaron ser dos facetas, inseparables, de una misma realidad. Pero si bien el concepto de part�cula es intuitivamente claro, el de campo es un desaf�o a nuestra capacidad de comprender el mundo. Esta dificultad se hace m�s manifiesta cuando se describe el comportamiento de la materia a nivel de los �tomos. Ah� rige la f�sica cu�ntica y todas nuestras ideas intuitivas se esfuman; s�lo quedan part�culas y campos cu�nticos.

Uno de los objetivos del presente libro es rese�ar, para los lectores que no son especialistas en f�sica, los conocimientos actuales acerca de las part�culas elementales, de los campos cu�nticos y sus comportamientos de acuerdo con la f�sica del mundo at�mico. Otro objetivo es mostrar c�mo estos conocimientos del mundo cu�ntico se aplican al estudio de la evoluci�n inicial del Universo. Con base en lo que sabemos del mundo subat�mico, pasaremos revista a lo que pudieron ser los primeros instantes del Universo, de acuerdo con la teor�a cosmol�gica m�s aceptada en la actualidad: la famosa teor�a de la Gran Explosi�n.

Con los primeros cuatro cap�tulos de este libro esperamos proporcionar un panorama general de las teor�as modernas respecto al mundo cu�ntico: de las mol�culas a los �tomos, de los �tomos a las part�culas elementales que los componen, as� como las fuerzas con las que la materia interacciona consigo misma . La s�ntesis de la f�sica de part�culas elementales y las interacciones entre ellas es el llamado modelo est�ndar, que presentamos en el cap�tulo III. M�s all� del modelo est�ndar se han elaborado teor�as que por ahora son s�lo especulativas, pero que tienen profundas implicaciones para la cosmolog�a.

As�, despu�s de un paseo por el mundo microsc�pico de las part�culas elementales, daremos un salto del cap�tulo VII para pasar al Universo en toda su inmensidad. Antes, en el cap�tulo VI, rese�amos de modo breve las propiedades m�s importantes del Universo como la existencia que se conocen en la actualidad. Quienes ya leyeron El descubrimiento del Universo ¹ pueden saltarse ese cap�tulo y pasar directamente al VII, o bien pueden darle una hojeada para recordar algunas de las ideas fundamentales de la Gran Explosi�n.

Como veremos en los cap�tulos VII y VIII , la f�sica del micromundo se puede unir con la cosmolog�a para explicar las propiedades m�s importantes del Universo —como la existencia de las galaxia— a partir de las condiciones f�sicas en los primeros trillon�simos de trillon�simos de segundo de existencia; el resultado de tal uni�n es la hip�tesis del Universo inflacionario. Finalmente, se describir� el panorama c�smico justo despu�s de la inflaci�n y hasta la �poca en la que al parecer se formaron las primeras galaxias.