Makoto Kobayashi La Real Academia Sueca de las Ciencias ha concedido este año el Premio Nobel de Física al estadounidense (de origen japonés) Yoichiro Nambu, y a los japoneses Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa. Yoichiro ha sido el primer científico en descubrir "el mecanismo de ruptura espontánea de simetría en la física de partículas", mientras que el trabajo de Makoto y Toshihide fue el que descubrió "el origen de la ruptura de simetría que predice la existencia de al menos tres familias de quarks en la naturaleza". Pero ¿qué significa todo esto? Los científicos dicen que este trabajo brinda una explicación fundamental sobre la existencia de la humanidad. De hecho, si las leyes de la naturaleza fueran simétricas el universo carecería de materia y no habría seres humanos, ni Tierra, ni estrellas.Es que después del Big Bang, hace unos 14.000 millones de años, se formaron cantidades prácticamente iguales de materia y antimateria. Pero, por alguna razón, esas partículas con características exactamente opuestas no se aniquilaron entre sí. Con su trabajo, los tres premiados describieron las partículas más pequeñas que conforman la naturaleza y el orden natural, con lo que contribuyeron decididamente al "modelo estándar" que los físicos modernos utilizan para explicar el cosmos. Así como el descubrimiento del electrón dio origen a toda la electrónica que utilizamos a diario, la comprensión de la forma en que se relacionan entre sí estas subparticulas podrían originar las tecnologías que hagan funcionar el mundo dentro de 20 o 30 años.Como detalle curioso, se sabe que Toshihide Maskawa, a pesar de conocer al dedillo los mecanismos fundacionales de nuestro universo, no tiene pasaporte para viajar a Estocolmo a recibir el galardón."Yoichiro Nambu de los Estados Unidos, ganó la mitad del galardón por sus teorías (desarrolladas en la década de 1960) sobre “ruptura espontánea de la simetría”. Su trabajo apuntaló la noción de que poco después de que el universo comenzara a enfriarse tras el Big Bang, surgió una única súper fuerza que dio origen a tres de las cuatro fuerzas de la naturaleza conocidas hoy en día.Estas son la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil y la fuerza electromagnética, las cuales actúan, a través de partículas mensajeras, sobre el bestiario de partículas indivisibles que conforman la materia. Los otros dos laureados, Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa de Japón, demostraron que en ciertas condiciones, la antimateria no obedece las mismas reglas que la materia."La mayoría de la gente no sabe lo que es romper la simetría. Yo no lo entiendo completamente, pero la idea básica de simetría es esta: intuitivamente, pensamos en simetría como una situación en la que algo es idéntico en ambos lados de una línea. Otra forma de decirlo sería que lo que se refleja en un espejo no cambia de lo que vemos. Pero la simetría es realmente algo mucho más general que eso. Matemáticamente, podemos decir que la simetría es una inmunidad a la transformación. Esto significa que hay algún tipo de transformaciones que cuando se hacen, el resultado es indistinguible de aquello a lo que se hizo tal transformación originalmente.El ejemplo intuitivo de simetría reflexiva sería un espejo. Una imagen simétrica en torno a una línea sería imposible de distinguirse de la imagen original.Para ver la simetría traslacional, imaginad por ejemplo una hoja infinita de papel cuadriculado. Si se mueve ese papel a la izquierda el ancho de un cuadrado, no se puede decir que se ha desplazado: el resultado es completamente indistinguible.El concepto de romper la simetría se refiere a que, a veces una configuración simétrica tiene que pasar por una transformación que da lugar a que se convierta en no-simétrica. Un ejemplo de esto es una bola sobre una colina. Si uno se imagina una colina con la cima perfectamente redondeada, con una bola esférica en la parte superior de la misma, la situación es completamente simétrica frente a reflexiones y rotaciones. Sin embargo, imaginad que eventualmente, algo va a perturbar el sistema, y la pelota va a rodar colina abajo. Una vez que lo hace, el sistema ya no es simétrico. La simetría se rompió por el movimiento de la bola. Esto se llama ruptura espontánea de simetría: el sistema tiene un estado de transición, que es en cierto sentido inevitable, y después de ese estado de transición, el sistema deja de ser simétrico.En cosmología, hay un montón de simetrías básicas. También hay cosas que parece que deberían ser simétricas, pero no lo son. Puede parecer que las cantidades de materia y antimateria deberían de ser equivalentes, (lo que reflejaría una simetría básica en la estructura de las partículas fundamentales que componen el universo), pero dentro de lo que podemos observar, que no es mucho, esto no es cierto: encontramos que hay mucha más materia que antimateria. Si el universo comenzó con un Big Bang, es lógico pensar que en algún momento inmediatamente después del Big Bang, el espacio era uniforme. Pero, esa simetría básica se rompió y el espacio ahora es no-uniforme. En algún momento las partículas se condensaron en la nube de energía después del Big Bang, y acabó habiendo mucha más materia que antimateria y la simetría se rompió.En el universo, las fuerzas fundamentales básicas parecen estar relacionadas y que en última instancia, son realmente la misma cosa, pero que opera a diferentes escalas y diferentes niveles de energía. Para altos niveles de energía, las fuerzas electromagnéticas y las nucleares (fuerte y débil) son la misma cosa. O sea que hay una profunda simetría entre ellas. Pero para niveles de energía más bajos, con el tiempo se dividen en diferentes tipos y se vuelven distinguibles. La simetría se rompe, y entonces decimos que tenemos diferentes fuerzas.Una forma de ver como las fuerzas pueden estar unificadas para altos niveles de energía es, por ejemplo, en el ferromagnetismo. A altas temperaturas (por encima de la temperatura de Curie), un imán se compone de pequeños dominios magnéticos desordenados. A estas temperaturas un cuerpo ferromagnético pierde su magnetismo, comportándose como un material puramente paramagnético. No hay ninguna dirección preferida, y el sistema es simétrico. Pero a medida que baja la temperatura, se encuentra un momento en el que por casualidad aleatoria, apuntan más en una dirección u otra. Esta preferencia se queda fija al continuar enfriando, y finalmente todos los que están apuntando en la misma dirección dan lugar a que el sistema pase a ser asimétrico (tiene una dirección preferida).Con altas energías, el sistema se funde en un estado simétrico, pero a bajas energías, se congela espontáneamente en un estado asimétrico elegido. Esto es análogo a la forma, en la que las fuerzas pueden unificarse para altas energías, pero a bajas energías que la experiencia, que "congelar a cabo" en separado, las fuerzas específicas con diferentes comportamientos.
Toshihide Maskawa
Yoichiro Nambu
Estos descubrimientos mejoraron la comprensión de la naturaleza, anunció la Real Academia Sueca de Ciencias en Estocolmo. Las investigaciones que realizaron los físicos a lo largo de las últimas décadas permitieron establecer una especie de receta para el Universo que lleva el nombre de "Modelo Estándar".
El premio fue concedido a Nambu "por el descubrimiento del mecanismo de ruptura espontánea de simetría en la física de partículas", y a Kobayashi y Maskawa por "el descubrimiento del origen de la ruptura de simetría que predice la existencia de al menos tres familias de ’quarks’ en la naturaleza". Nambu recibió la mitad del galardón de diez millones de coronas, equivalente a 1,38 millones de dólares o a un millón de euros, en tanto la otra mitad del premio la comparten por partes iguales Kobayashi y Maskawa, consignaron las agencias internacionales DPA, ANSA y Europa Press.
Los tres especialistas, de una sólida formación científica, desarrollaron una tarea docente e investigativa a lo largo de su carrera que les permitió abocarse al estudio de las partículas y avanzar en la comprensión de la naturaleza y el universo.
Yoichiro Nambu, naturalizado estadounidense, nació en 1921 en Tokio y se formó en la Universidad de la capital japonesa. Actualmente es profesor emérito en el Enrico Fermi Institute, de la Universidad de Chicago. El físico es considerado una figura líder en el desarrollo de la física de partículas modernas con un pensamiento "muy avanzado para su tiempo". El anuncio de que le fue concedido hoy el Premio Nobel de Física lo "entusiasmó mucho", aseguró el investigador, de 87 años, tras plantear que "es la coronación". Entre los numerosos premios que recibió se encuentran el premio Dannie Heinemann, en 1970, el premio Oppenheimer, en 1976, la Medalla Nacional de Ciencia, en 1982, la Medalla Max Planck, en 1985, y el Premio Wolf 1994/5.
Por su parte, el físico Kobayashi expresó, al enterarse del galardón, que era "una gran sorpresa", y añadió: "No sé qué debo decir. No esperaba el premio", indicó, al tiempo que admitió que estaba en estado de shock. Kobayashi nació en 1944 en Nagoya, Japón, donde se formó en la Universidad. Es profesor emérito en la Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía (KEK) de Tsukuba, en Japón.
Maskawa es de la isla japonesa de Honshu y nació en 1940. Estudió física y se doctoró en la Universidad de Nagoya; luego se trasladó a la Universidad de Kyoto donde desarrolló, junto con Kobayashi la teoría sobre las asimetrías de la física de las partículas por la cual obtuvieron hoy el Premio Nobel. Después de trabajar entre 1976 y 1980 en el Instituto de Investigaciones Nucleares de la Universidad de Tokio, Maskawa retornó a Kyoto. Allí asumió una cátedra en el Instituto Yukawa de Física Teórica y posteriormente, entre 1997 y 2003, fue director de esa institución. Desde 2003 es profesor emérito en el Instituto de Física Teorética (YITP) de la Universidad de Kioto.
"El hecho de que nuestro mundo no se comporte de forma perfectamente simétrica se debe a las desviaciones de la simetría a nivel microscópico", afirmó hoy la Real Academia en el comunicado en el que anunció los nombres de los tres galardonados. "A principios de los 70, Yoichiro Nambu formuló su descripción matemática del mecanismo de ruptura espontánea de la simetría en las partículas subatómicas", prosigue el texto y añade que "la ruptura espontánea de la simetría oculta el orden de la naturaleza bajo una superficie aparentemente revuelta".
El organismo precisa que "el Modelo Estándar unifica bajo una sola teoría los fragmentos más pequeños de la materia y tres de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza", destaca. Por su parte, "las rupturas espontáneas de simetrías estudiadas por Nambu difieren de las descriptas por Kobayashi y Mashkawa", dice el comunicado. Los dos investigadores japoneses "explicaron la ruptura de la simetría dentro del marco del Modelo Estándar, pero necesitaron que el modelo fuese ampliado a tres familias de quarks" (uno de los elementos constitutivos de la materia), añade. Según la Academia, "sólo en los últimos años la ciencia ha conseguido confirmar las explicaciones que Kobayashi y Masakawa hicieron en 1972", y es por este trabajo "que ahora han sido galardonados con el Premio Nobel de Física".