¿Es el electrón una partícula fundamental?

La historia de la ciencia nos demuestra una y otra vez que aquello que consideramos asentado, aquello que pensamos que es un hecho fundamental, básico, intrínseco al universo, acaba siendo desmantelado por nuevos descubrimientos. Ha ocurrido varias veces con el tamaño del universo y nuestra posición en él, con las leyes que rigen el propio espacio-tiempo o la energía y ha ocurrido con lo que considerábamos como el elemento más pequeño a partir del cual se formaba todo lo demás. En la antigua Grecia creían en los cuatro elementos clásicos. Creían que todo lo que podíamos encontrar en la Tierra estaba en última instancia formado por fuego, aire, agua o tierra.

Unos siglos más tarde nos dimos cuenta de que los “átomos” griegos eran mucho más variados y tomaban formas como el hierro, el oxígeno o el carbono. Pero a finales del siglo XIX descubrimos la existencia del electrón y poco a poco fueron apareciendo cada vez más partículas, como el protón, el fotón, el neutrón e incluso otras más exóticas como el positrón, el muón o el neutrino. Algunas de esas partículas resultaron ser entes compuestos de otras partículas más pequeñas, otras resultaron ser la antipartícula de otra y un pequeño grupo pareció ser irreducible, indivisible, fundamental.

A día de hoy conocemos 17 tipos de partículas que consideramos fundamentales y que conforman una especie de tabla periódica para el Modelo Estándar de la física de partículas. De entre esas 17 partículas la primera en ser descubierta y probablemente la mejor conocida a día de hoy es el electrón. Por tanto, si quisiéramos buscar el siguiente nivel de subdivisión, las partículas que componen a las que hoy conocemos como fundamentales, un buen lugar para hacerlo sería el electrón. Y a pesar de haberlo intentado a día de hoy aún no hemos observado nada que sugiera una cierta estructura interna para el electrón. Pero este razonamiento nos lleva a un bucle que podría no tener fin. El hecho de que no hayamos observado estructura interna en los electrones no demuestra que esa estructura no exista. Solo demuestra que no resulta visible a los niveles de energía que manejamos en la actualidad.

Por tanto no nos queda más remedio que decir que sabemos que el electrón es una partícula puntual, sin estructura, exactamente en el mismo sentido en que sabemos cualquier otra cosa en ciencia.

En ciencia, el conocimiento se determina recopilando e interpretando datos experimentales. Cuando decimos que «sabemos» un hecho particular, lo que queremos decir es que todos los datos experimentales que hemos recopilado son consistentes con ese hecho. Esto significa necesariamente que lo que sabemos puede cambiar de vez en cuando, a medida que recopilamos más datos y aprendemos más sobre el mundo. Después de todo, eso es lo que significa aprender, en última instancia: es un proceso de recopilación y refinamiento del conocimiento.

Sabemos que el electrón es una partícula puntual porque, por más que hayamos intentado en el pasado descubrir cualquier estructura interna en él, no hemos encontrado nada. En todas las escalas que hemos podido medir, parece una partícula puntual, y todas las predicciones que asumen que es una partícula puntual han sido verificadas hasta el límite de la incertidumbre experimental actual.

Esto es algo diferente al sentido en que la palabra «saber» se utiliza fuera de la ciencia. Normalmente, cuando alguien dice que «sabe» algo, quiere decir algo mucho más absoluto: están seguros de que el hecho es cierto y de que ninguna cantidad de información adicional podría hacerlo falso.

En la práctica, tal certeza absoluta solo puede existir sobre campos de conocimiento que están completamente desvinculados de las observaciones de la naturaleza, como los campos axiomáticos como las matemáticas (y en ocasiones ni siquiera se libran las matemáticas), por ejemplo, donde las únicas entradas a una cadena particular de razonamiento son axiomas que se asumen verdaderos. Cada vez que llegamos a conclusiones usando observaciones de la naturaleza como inicio, nos encontramos con la misma incertidumbre, casi por definición. Este es el precio inevitable de construir conocimiento sobre evidencia experimental.

Una de las grandes fortalezas del campo de la ciencia, y una de las razones principales de su éxito explicando y haciendo predicciones sobre el mundo natural, es que reconoce explícitamente esta incertidumbre, y requiere que cualquier cosa que “sepamos” deba estar respaldada por evidencia experimental suficientemente sólida. Este es un estándar de verificación más alto para el conocimiento que el que se utiliza en muchas otras disciplinas; por ejemplo, cuando intentas «hacer ciencia» sin obedecer este requisito, terminas con pseudociencia.

Por tanto usando la definición científica de “saber” podemos decir que, ahora mismo, sabemos que el electrón es una partícula puntual y fundamental y sin estructura interna. Si tomamos sin embargo la definición coloquial de “saber”, entonces la ciencia es incapaz de decirnos que sabemos nada.

Referencias: