¿Cuánto del modelo estándar podría haberse descubierto en un mundo sin ordenadores?

Question

No se necesitaron ordenadores para descubrir la mecánica cuántica (años 20) o la relatividad general (años 10), y el modelo estándar se propuso cuando los ordenadores eran mucho menos potentes que ahora (años 70). Mi pregunta es qué parte de la física fundamental se descubrió, o hipotéticamente podría haberse descubierto, sin ordenadores. Mi impresión es que el descubrimiento experimental del bosón de Higgs habría sido imposible debido a la gran cantidad de datos producidos en las colisiones del LHC, pero no sé nada de la mayoría de las demás partículas. Para concretar, he aquí cuatro cuestiones relacionadas, que son en parte históricas y en parte contrafácticas.

1. ¿Cuál de las partículas fundamentales del modelo estándar se detectó sin ayuda de ordenadores?
2. ¿Cuál de las partículas fundamentales del modelo estándar puede, en principio, detectarse experimentalmente sin ayuda de ordenadores?
3. ¿Cuál de las partículas fundamentales del modelo estándar fue propuesta por los teóricos sin ayuda de ordenadores?

Answer 1

Empecé en la física experimental de partículas elementales en 1965, cuando construíamos un prototipo de cámara de chispas para rayos cósmicos con un campo magnético.

En aquella época, en Grecia los ordenadores existían en el ejército y teníamos que llevar los programas y los datos a la estación militar, en tarjetas perforadas, para que los procesaran. Así que incluso aquellos ordenadores primitivos eran necesarios para llegar a los datos acumulados.

En el momento de la modelo estándar no era ni siquiera un brillo en los ojos de los teóricos.

¿Cuál de las partículas fundamentales del modelo estándar se detectó sin ayuda de ordenadores?

Las partículas conocidas experimentalmente eran protones, neutrones, electrones, muones, rayos gamma y neutrinos electrónicos procedentes de la desintegración del neutrón. De ellas, sólo los muones, los rayos gamma, los neutrinos electrónicos y los electrones son fundamentales en el modelo estándar. Los experimentos de dispersión iniciados en aceleradores y cámaras de nubes y burbujas mostraron nuevas partículas. Ya se utilizaban ordenadores primitivos.

¿Cuál de las partículas fundamentales del modelo estándar puede, en principio, detectarse experimentalmente sin ayuda de ordenadores?

El electrón, (cátodos) el muón (rayos cósmicos) y el fotón y el neutrino electrónico, procedentes de desintegraciones de neutrones en experimentos de física nuclear.

El resto de la tabla depende de que se calcule su presencia mediante el elaborado modelo estándar de la física de partículas, principalmente mediante relaciones de simetría y, a continuación, se valide la teoría con datos mediante mucha potencia informática. En el régimen cuántico de interacciones elementales las predicciones son probabilísticas y las grandes estadísticas necesitan mucha potencia de cálculo.

¿Cuál de las partículas fundamentales del modelo estándar fue propuesta por los teóricos sin ayuda de ordenadores?

Ninguno, el neutrino electrónico se postuló a partir de la cinemática, no de una teoría del modelo estándar. Los ordenadores eran y son necesarios para procesar los datos que validarán la teoría.

Así que la respuesta es: sin ordenadores no hay modelo estándar.

Answer 2

No estoy de acuerdo con la respuesta de anna v más arriba (aunque respeto profundamente su experiencia en física experimental de partículas). Si bien es cierto que casi desde el principio los ordenadores se utilizaron para ayudar a los experimentalistas a procesar los datos, en ningún momento fueron estrictamente necesario . No hay ningún cálculo que haga un ordenador que no pueda hacer un ser humano.

La palabra clave en lo anterior es, por supuesto, "eventualmente". Un equipo de humanos que analizara los datos de la cámara de burbujas podría haberlos procesado todos de la misma manera que lo haría un ordenador. Incluso los datos del LHC podrían ser procesados técnicamente por unos cientos de miles de personas haciendo operaciones aritméticas durante unos cientos de años. Probablemente habría llevado una cantidad de tiempo impracticable para los estándares actuales, pero no hay nada que nos impida recoger y analizar los datos necesarios sin ordenadores, siempre que se deje tiempo suficiente.

Incluso los campos que hoy en día están fuertemente impulsados por la computación, como la QCD de celosía, siguen basándose en métodos que todavía podrían ser implementados por un humano con suficiente tiempo en sus manos. La única ventaja que ofrecen los ordenadores es la velocidad.