Qué ocurrió
Física · Física de partículas · Modelo estándar · Historia de la ciencia · Explicaciónestado del registro al 2 de septiembre de 2026 · cada cifra leída del artículo que la publicó
La teoría y la forma de lo que deja fuera
Diecinueve números, tres fuerzas de cuatro
El modelo estándar se describe de dos maneras a la vez: como la teoría sometida a pruebas más precisas de la física y como una teoría que se sabe incompleta. Ambas son ciertas y no se contradicen, porque hablan de cosas distintas. Lo que se pone a prueba son predicciones, y una predicción que discrepa de una medida es una anomalía que puede cerrarse por cualquiera de los dos lados. Aquello en lo que está incompleto son omisiones, y una omisión no contiene predicción alguna que pueda fallar. La gravedad no es algo que la teoría calculara mal: es una fuerza que la teoría no contiene.
Qué es el modelo estándar el alcance, la simetría y el contenido
Es una teoría cuántica de campos que describe tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas — electromagnética, débil y fuerte — y clasifica todas las partículas elementales conocidas. La gravedad queda excluida de forma explícita y por construcción. La teoría se define por una simetría gauge local SU(3) × SU(2) × U(1), cuyos tres factores dan lugar a las tres interacciones que sí describe. Su contenido de materia son doce fermiones elementales de espín un medio, en tres generaciones: seis quarks, que llevan carga de color y sienten la fuerza fuerte, y seis leptones, que no. Escribir el lagrangiano más general compatible con esa simetría deja diecinueve parámetros cuyos valores la teoría no fija. Cada uno se introduce a mano, a partir de medidas.
- 3 / 4fuerzas descritas. La gravedad es la que falta
- 12fermiones elementales, en tres generaciones
- 19constantes que la teoría no deriva, sólo recibe
Las cuatro cifras cada una leída de la fuente que la publica
- 19constantes libres, fijadas sólo por experimento
- 26–27una vez acomodada la masa del neutrino
- 125.20 GeVmasa del Higgs, con factor de escala 1.4
- 0.60 σg−2 del muón, experimento frente a teoría
Qué está establecido, y con qué solidez primero el estatus, y los tipos separados
| Estatus | Qué | En el registro |
|---|---|---|
| Confirmado | La simetría gauge y el contenido de partículas | SU(3) × SU(2) × U(1); 12 fermiones en tres generaciones; seis quarks y seis leptones |
| Confirmado | Las cuatro partículas que la teoría predijo y el experimento halló | W± y Z⁰ en 1983, con la razón de masas predicha; el quark top en 1995; el neutrino tau en 2000; el bosón de Higgs en 2012 |
| Confirmado | La masa del Higgs | 125.20 ± 0.11 GeV, la media del Review of Particle Physics. Su factor de escala 1.4 indica que las entradas discrepan más que sus errores declarados |
| Confirmado, no verificable aquí | Las fechas de desarrollo de 1928 a 1974 | Fechadas a partir de una obra de referencia y no de los artículos originales, que no se leyeron para este texto |
| Afirmación atribuida | Quién dio nombre a la teoría | Pais y Treiman publicaron el término en 1975. Weinberg ha reclamado desde entonces la prioridad por una charla de 1973 en Aix-en-Provence: el recuerdo de una conferencia no publicada |
| Propuesta, no observada | De dónde procede la masa del neutrino | Un mecanismo de balancín que añade neutrinos pesados dextrógiros daría masas del orden correcto si aparece nueva física en 10¹⁴ GeV o por debajo. No se ha observado nada |
Cronología
Cincuenta años de teoría, cuarenta de confirmación fechado como lo fecha la obra de referencia
- 1928Dirac escribe su ecuación, que implica la antimateria
- 1954Yang y Mills extienden la teoría gauge a grupos no abelianos
- 1957Wu demuestra que la paridad no se conserva en la interacción débil
- 1961Glashow combina las interacciones electromagnética y débil
- 1964Gell-Mann y Zweig introducen los quarks; Greenberg, implícitamente, la carga de color
- 1967Weinberg y Salam incorporan el mecanismo de Higgs a la interacción electrodébil
- 1970El mecanismo GIM predice el quark encanto
- 1971’t Hooft demuestra que las teorías gauge son renormalizables
- 1973Se descubren las corrientes débiles neutras en el CERN
- 1973–74Se propone la libertad asintótica; la QCD adopta su forma moderna
- 1975Pais y Treiman publican el término modelo estándar
- 1976Perl descubre el leptón tau en el SLAC
- 1977Un equipo dirigido por Lederman descubre el quark fondo en Fermilab
- 1979El Premio Nobel recae en Glashow, Salam y Weinberg por la teoría electrodébil
- 1983Se hallan W± y Z⁰, con la razón de masas que predijo la teoría
- 1995Se confirma el quark top
- 2000Se confirma el neutrino tau
- 2012Se confirma el bosón de Higgs y se completa el contenido predicho
- 2018Los parámetros cosmológicos finales de Planck sitúan la mayor parte del universo fuera de la teoría
- 2025La predicción de g−2 del muón se desplaza y una anomalía de veinte años se cierra a 0.60 σ
Una cosa con dos fechas, y seis sin ninguna lo que la cronología no puede contener
El nombre tiene dos fechas y no hay forma de elegir entre ellas con lo que consta aquí. Pais y Treiman llevaron el término a la imprenta en 1975; Weinberg ha dicho después que lo usó en 1973, en una charla en Aix-en-Provence, y que lo eligió por modestia. Una cosa es una publicación y otra el recuerdo de una conferencia no publicada. Arriba constan ambas y no se prefiere ninguna.
Otras seis cosas no tienen entrada alguna, y esa ausencia es el asunto de este artículo y no un hueco en él. La gravedad, la materia oscura, la energía oscura, la asimetría entre materia y antimateria, el problema CP fuerte y el problema de la jerarquía no son sucesos. Nada ocurrió en una fecha que los dejara fuera de la teoría: nunca estuvieron dentro. Una cronología es el instrumento equivocado para una omisión, y por eso necesitan una sección propia. La masa del neutrino es la séptima omisión y la excepción: sí tiene fecha de descubrimiento, y la teoría puede estirarse para acogerla, a costa de siete u ocho constantes más.
- 6omisiones sin fecha, porque ninguna es un suceso
- 2fechas para el nombre de la teoría, sin modo de elegir
El argumento
Una anomalía es una resta; una omisión es una ausencia por qué nunca son la misma clase de problema
Una anomalía es la diferencia entre una cifra que la teoría predice y una cifra que un experimento mide. Es una resta, y una resta tiene dos lados. Cuando una se cierra, la pregunta honesta es qué lado se movió. A veces mejora la medida; a veces se rehace el cálculo y la predicción se desplaza bajo una medida que no cambió en absoluto.
Una omisión no contiene resta alguna. No hay una predicción del modelo estándar para la densidad de materia oscura que pueda discrepar de la de Planck, porque la teoría no contiene ninguna partícula que pudiera ser materia oscura. No es una predicción que saliera mal: no hay predicción. Esa distinción decide cómo leer todo lo demás de esta página, y es la que más se pierde: una teoría cuyas anomalías se cierran no es por ello una teoría casi terminada.
- 2lados en toda anomalía, y cualquiera puede ser el erróneo
- 0predicciones que la teoría hace sobre la materia oscura
El caso que muestra la diferencia el momento magnético del muón, ambos lados leídos de sus propios artículos
| Magnitud | Valor | Qué es |
|---|---|---|
| Experimento | 1 165 920 715 ± 145 | La media mundial, dominada por Fermilab, a 124 ppb |
| Teoría | 1 165 920 330 ± 620 | La predicción del modelo estándar, a 530 ppb, tras tomar el término hadrónico de la QCD en retículo |
| Diferencia | 385 | Frente a una incertidumbre combinada de 637 |
| Tensión | 0.60 σ | Concordancia. La anomalía que se mantuvo veinte años ha desaparecido, y lo hizo porque se movió la predicción |
| Quién es ahora el límite | 4.3 × | La incertidumbre de la teoría es 4.3 veces la del experimento. La medida ya no es el lado limitante |
Qué añaden otras fuentes
Los seis quarks, uno por fila masas según las da el Review of Particle Physics, con el esquema indicado abajo
| Quark | Gen. | Carga | Masa | Qué lo distingue |
|---|---|---|---|---|
| arriba (u) | 1 | +2/3 | 2.16 ± 0.07 MeV | Con el quark abajo forma todo protón y neutrón. No se desintegra |
| abajo (d) | 1 | −1/3 | 4.70 ± 0.07 MeV | Más pesado que el quark arriba, y por eso un neutrón libre se desintegra y un protón no |
| encanto (c) | 2 | +2/3 | 1.2730 ± 0.0046 GeV | Predicho por el mecanismo GIM en 1970, antes de hallarse |
| extraño (s) | 2 | −1/3 | 93.5 ± 0.8 MeV | Llamado así por las largas vidas medias de las partículas que lo llevan |
| cima (t) | 3 | +2/3 | 172.56 ± 0.31 GeV | La partícula elemental más pesada conocida. Se desintegra antes de poder ligarse en un hadrón |
| fondo (b) | 3 | −1/3 | 4.183 ± 0.007 GeV | El quark cuyas desintegraciones sostienen la mayoría de las pruebas supervivientes de universalidad leptónica |
Los seis leptones, uno por fila las tres masas de neutrino son una sola cota, no tres medidas
| Leptón | Gen. | Carga | Masa | Vida media |
|---|---|---|---|---|
| electrón (e) | 1 | −1 | 0.51099895000 ± 0.00000000015 MeV | > 6.6×10²⁸ años |
| neutrino electrónico (ν_e) | 1 | 0 | < 0.8 eV | sin límite establecido |
| muón (μ) | 2 | −1 | 105.6583755 ± 0.0000023 MeV | 2.1969811×10⁻⁶ s |
| neutrino muónico (ν_μ) | 2 | 0 | < 0.8 eV | sin límite establecido |
| tau (τ) | 3 | −1 | 1776.93 ± 0.09 MeV | 290.3×10⁻¹⁵ s |
| neutrino tauiónico (ν_τ) | 3 | 0 | < 0.8 eV | sin límite establecido |
Los cinco bosones, y el que no transmite fuerza alguna el Higgs figura aquí por ser un bosón, no por transmitir una fuerza
| Bosón | Qué transmite | Espín | Carga | Masa |
|---|---|---|---|---|
| fotón (γ) | El electromagnetismo, a distancia ilimitada | 1 | 0 | < 10⁻¹⁸ eV, y cero en la teoría |
| gluón (g) | La interacción fuerte. Son ocho, y ellos mismos llevan color | 1 | 0 | 0 |
| W± | La interacción débil, y el único portador que convierte un fermión en otro | 1 | ±1 | 80.3692 ± 0.0133 GeV |
| Z⁰ | La interacción débil sin cambiar qué es el fermión | 1 | 0 | 91.1880 ± 0.0020 GeV |
| Higgs (H) | Ninguna fuerza. Su campo es lo que da masa a la W, la Z y los fermiones | 0 | 0 | 125.20 ± 0.11 GeV |
Por qué la masa de un quark no es la misma clase de número que la de un electrón en una sola columna de arriba aparecen tres definiciones distintas
La masa del electrón es una propiedad de una partícula que puede aislarse y pesarse, y se conoce con once cifras. Un quark no puede aislarse en absoluto: el confinamiento del color implica que nunca aparece solo, de modo que su masa no es algo medido directamente sino un parámetro de la teoría, definido sólo tras fijar un convenio. La columna de arriba contiene, por tanto, tres definiciones distintas. El Review of Particle Physics las enuncia: las masas de arriba, abajo y extraño se dan en un esquema a una escala de energía de 2 GeV; las de encanto y fondo, en ese esquema a su propia masa; y la del top se extrae de la cinemática de los sucesos en que aparece, que es otra cosa distinta.
Dos consecuencias que conviene llevarse. Una masa de quark citada sin su esquema es incompleta, no meramente imprecisa. Y el quark top es la excepción que hace visible la regla: es lo bastante pesado para desintegrarse antes de ligarse a nada, así que es el único quark observado como sí mismo.
- 0quarks observados aislados, salvo como productos de desintegración del top
- 3definiciones de masa distintas en una columna de seis quarks
Las siete cosas que no explica ninguna es una predicción fallida
| Omisión | Qué falta | Qué se sabe desde fuera de la teoría |
|---|---|---|
| Gravedad | La cuarta fuerza, ausente por construcción | Las teorías cuánticas de campos de la gravedad fallan antes de la escala de Planck, de modo que no hay teoría fiable del universo muy temprano |
| Materia oscura | Ninguna partícula de la teoría tiene las propiedades requeridas | Cerca del 26% del universo y el 84% de toda la materia, derivado de las densidades de Planck |
| Energía oscura | Nada en la teoría impulsa una expansión acelerada | Cerca del 68.5% del universo, como 1 − Ω_m de las mismas medidas |
| Masa del neutrino | La teoría sin modificar la fija en cero | La suma de las masas es inferior a 0.12 eV por razones cosmológicas, suponiendo ΛCDM. Se cree que acomodarla exige 7 u 8 constantes más |
| Materia sobre antimateria | La violación CP de la teoría no basta para explicar el desequilibrio | El universo está hecho de materia, y la teoría no dice por qué |
| El problema CP fuerte | Nada obliga a la interacción fuerte a conservar CP, y sin embargo parece hacerlo | El momento dipolar eléctrico del neutrón se mide en 0.0 ± 1.1×10⁻²⁶ e·cm: cero, con una precisión que carece de explicación |
| El problema de la jerarquía | La masa del Higgs es extraordinariamente sensible a las correcciones cuánticas | Mantener la escala débil muy por debajo de la de Planck exige un ajuste fino severo, salvo que la gravedad cuántica lo evite |
Qué aspecto tienen las cifras de fuera de la teoría derivadas aquí de las densidades publicadas por Planck
El análisis final de Planck da una densidad de materia oscura Ω_c h² = 0.120 ± 0.001, una densidad bariónica Ω_b h² = 0.0224 ± 0.0001 y una constante de Hubble de 67.4 ± 0.5 km/s/Mpc. Dividir las dos primeras por h² las convierte en fracciones: alrededor del 26% de materia oscura y del 5% de materia ordinaria, con la energía oscura como el 68.5% restante, es decir 1 − Ω_m. Las dos vías hacia la densidad de materia concuerdan dentro de medio punto porcentual, que es lo que permite citar el reparto — y por lo que aquí se da con dos cifras y no con tres.
Dicho al revés, la proporción que mejor transmite el punto: la materia oscura es el 84% de toda la materia que hay. La teoría que clasifica todas las partículas elementales conocidas da cuenta del otro dieciséis.
- 84%de toda la materia es materia oscura, sin partícula en la teoría
- 5%es materia ordinaria: la parte que la teoría sí describe
- 0.12 eVlimita la suma de las masas de los neutrinos, por vía cosmológica
Tres límites, y qué restringe realmente cada uno un resultado nulo es prueba de algo, pero no siempre de esta teoría
Desintegración del protón
> 2.4×10³⁴ años
- Veintidós años de operación, de 1996 a 2018, sin ningún suceso candidato en el canal p → e⁺π⁰
- Esto no pone a prueba el modelo estándar. La teoría no predice en absoluto que el protón se desintegre
- Restringe las teorías de gran unificación que explicarían por qué el modelo tiene la estructura que tiene
Momento dipolar del neutrón
0.0 ± 1.1×10⁻²⁶ e·cm
- Cero, hasta una parte en 10²⁶ aproximadamente, de una magnitud que nada obliga a ser pequeña
- La interacción fuerte puede violar CP y no parece hacerlo. Ese es el problema CP fuerte
- Una medida, no un límite: la cifra citada es el valor que reporta el experimento, con sus incertidumbres
g−2 del muón
0.60 σ
- Esta sí es una prueba de la teoría, y la teoría la supera
- La superó porque se recalculó la predicción, no porque cambiara la medida
- La discrepancia entre los conjuntos de datos e⁺e⁻ que produjo la vieja anomalía sigue sin explicarse, de modo que no es una cuestión cerrada
Conclusión
Qué llevarse de todo esto y qué conviene sostener con holgura
La teoría está mejor de lo que sugiere su reputación
Su discrepancia más famosa se cerró en 0.60 σ en 2025 y, para esa magnitud, el cálculo es ahora cuatro veces menos preciso que la medida. Cuando las pruebas de una teoría empiezan a estar limitadas por la dificultad de calcular sus propias predicciones, no son las pruebas lo que falla.
Y está inacabada de un modo que ninguna prueba puede resolver
Seis fenómenos no tienen entrada en ella, y diecinueve de sus constantes se introducen a mano. Ninguna de las dos cosas es una medida que pueda salir distinta el año que viene. Un experimento mejor no puede aportar una fuerza que la teoría no contiene, y ninguna precisión explica por qué diecinueve números valen lo que valen.
Sostenga esto con holgura
El recuento de diecinueve es la teoría sin masa de neutrinos; acomodarla exigiría, se cree, 7 u 8 más. El tope de 0.12 eV para las masas de los neutrinos supone un modelo cosmológico. La media del Higgs lleva un factor de escala de 1.4, señal de que sus entradas discrepan. Y el resultado del muón descansa en que el cálculo en retículo sea correcto, con la vía anterior basada en datos aún sin reconciliar.