El Nobel premia a tres pioneros de la física subatómica

Los pioneros de la física subatómica, los japoneses Toshihide Maskawa y Makoto Kobayashi y el estadounidense de origen japonés Yoichiro Nambu, son los ganadores del Premio Nobel de Física 2008. Los trabajos de los tres científicos de origen japonés sobre las simetrías que han sido determinantes para la comprensión de la física subatómica y por ende de la composición de la materia.

Al japonés nacionalizado estadounidense Yoichiro Nambu se le distingue por descubrir el mecanismo de la simetría rota espontánea. Y a los nipones Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa se les premia por hallar el origen de la simetría rota, que predice al menos tres familias de quarks (elementos fundamentales de la materia) en la naturaleza, según el fallo de la Academia.

En la base de sus estudios subyacen las leyes ocultas de la simetría y de su violación, que existen desde el origen del universo y forman parte de nuestra vida diaria. La teoría básica de la simetría para partículas elementales describe tres principios -paridad, de carga y de tiempo-, que simplifican enormemente los cálculos matemáticos e implican gran cantidad de leyes de conservación.

El porqué de las simetrías rotas

El sueño de los físicos de elaborar un modelo perfecto sobre la materia se vino abajo tras la II Guerra Mundial, especialmente por los nuevos aceleradores, que descubrieron partículas nunca vistas hasta entonces y que no encajaban en los esquemas de la época. Se trataba de los protones, neutrones, electrones y quarks, que propiciaron el hallazgo de las primeras simetrías rotas.

Primero fueron los estadounidenses de origen chino Tsung Dao Lee y Chen Ning Yang, que en 1956 cuestionaron el principio de paridad a través de una formulación teórica corroborada poco después.

Y en 1964 los también estadounidenses James Cronin y Val Fitch descubrieron la violación de la simetría CP (carga-paridad), demostrando que las interacciones de las partículas subatómicas no son independientes del tiempo: esa violación juega un rol importante en cosmología y puede explicar la existencia de más materia que antimateria en el universo. Todos ellos recibieron el Nobel por sus hallazgos.

Pero faltaba averiguar el porqué de esas simetrías rotas: eso fue lo que hicieron Kobayashi y Maskawa en 1972, a través de la denominada "matriz 3x3". Kobayashi y Maskawa la explicaron dentro del marco del "modelo estándar", que unifica las partículas elementales y 3 de las 4 fuerzas fundamentales (no incluye la gravedad), pero ampliándolo con la existencia de tres familias de quarks.

Un trabajo galardonado

Casi tres décadas después ese modelo elaborado de forma teórica por los dos científicos japoneses ha aparecido en experimentos físicos, dándole la razón a sus predicciones. El "modelo estándar" no llega sin embargo para explicar, entre otras cosas, las diferencias de masas entre las fuerzas. La explicación más aceptada es que otra simetría rota espontánea destruyó la simetría original y le dio a cada partícula su masa (mecanismo de Higgs).

Esa teoría no hubiera sido posible si en 1960 Nambu no hubiera descubierto la violación de la simetría espontánea cuando realizaba cálculos teóricos sobre la superconductividad. Nambu la tradujo luego al mundo de las partículas elementales, y las "herramientas" matemáticas usadas por él siguen influyendo todavía en el "modelo estándar".

La ronda de ganadores de los Nobel continuará mañana con el de Química, al que seguirán esta semana el de Literatura y el de la Paz, para cerrarse el próximo lunes con el de Economía. La totalidad de los galardones se dan a conocer y se entregan en Estocolmo, a excepción del de la Paz, cuyo anuncio y ceremonia tienen lugar en Oslo. El premio está dotado con diez millones de coronas suecas -un millón de euros, 1,35 millones de dólares- y se entrega el 10 de diciembre, aniversario de la muerte de su fundador, Alfred Nobel.