El origen del universo y el Nobel de Física

Contribuyeron a dar forma al llamado “modelo estándar” y explicar por qué la materia predominó sobre la antimateria

En medio de la expectativa generada por el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) —el acelerador de partículas subatómicas más grande del mundo—, tres expertos en esta área de investigación fueron distinguidos con el Premio Nobel de Física 2008.

Se trata de los científicos japoneses Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa, así como del estadounidense —de origen nipón— Yoichiro Nambu, quienes han trabajado en la llamada “simetría rota”, que ayuda a explicar el origen de nuestro Universo y sus componentes más pequeños.

La mitad del galardón fue para Nambu, del Instituto Enrico Fermi en la Universidad de Chicago, “por su descripción (en 1960) del mecanismo de la simetría rota espontánea en la física subatómica”, informó el Instituto Karolinska. La otra mitad la comparten Kobayashi, del Centro de Investigación con Acelerador de Alta Energía en Tsukuba, y Maskawa, del Instituto Yukawa de Física Teórica de la Universidad de Kioto.

El descubrimiento de ambos sobre el origen de la simetría rota (1972), que gobierna nuestro universo pero sólo es observable a nivel microscópico, predijo la existencia de al menos tres familias de quarks (partículas elementales) en la naturaleza.

La labor de Kobayashi y Maskawa incluye la distinción entre partículas y antipartículas para explicar la existencia de nuestro Universo y por qué estamos aquí para hacernos esas preguntas, pues tras el Big Bang inicial, hace 13 mil millones de años, ambas existían en cantidades iguales.

Según el modelo estándar de la física contemporánea, la materia y la antimateria se destruyen mutuamente al entrar en contacto, pero en algún momento la primera debió haber sobrepasado a la segunda para así formar el cosmos que habitamos hoy.

“Ambos desarrollaron un marco de referencia para describir la masa intrínseca de los quarks, que ha sido verificado espectacularmente a nivel experimental” (en aceleradores de partículas), señaló en un comunicado el vicepresidente de la Sociedad Americana de Física, Curtis Callan.

“Sus trabajos ayudaron a entender por qué la materia dominó ampliamante sobre la antimateria en nuestro Universo”, añadió.

Vacío sin simetría

El trabajo de Nambu aportó elementos matemáticos que describen el comportamiento de las partículas elementales y tres de las cuatro fuerzas (fuerte, débil y electromagnetismo) que rigen la naturaleza.

Para explicar el fenómeno de la rotura espontánea de la simetría abordado por Nambu, el doctor Juan Carlos D’Olivo Sáez, del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, recurre a una metáfora:

“Imagina que tienes un lápiz y con cuidado lo paras sobre la punta. Si lo giras, tiene simetría rotacional, pero si se cae, la misma se pierde. El sistema pasó de un vacío inestable a otro de menor energía, ya sin la simetría”.

El experto en Física de altas energías comenta que Nambu inició su trabajo estudiando el fenómeno de la superconductividad para llegar al concepto de que el vacío no tenía simetría, que se extendió a la física de partículas.

Esta aportación permitirá el desarrollo de tecnologías basadas en superconductores (transmiten corriente elécterica sin resistencia), usados en la construcción del LHC en Suiza, así como de aceleradores de partículas que ya se emplean en áreas como la imagenología médica.