Premio Nobel de Física: el mundo de los quarks más cerca

2004/10/05 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia

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No es cualquier destreza el trabajo realizado por los tres investigadores. El jurado ha señalado que ha sido fundamental para entender una de las fuerzas más importantes de la naturaleza: la fuerza nuclear fuerte. Esta fuerza mantiene la convergencia de los quarks en partículas subatómicas y no estaba claro por qué no se alejan.

Los quarks son partículas elementales de la materia, constituidos por cualquier objeto de la naturaleza, así como protones dentro del núcleo. A pesar de su abundancia, resultaba difícil comprender la interacción entre quarks. En los años 70 David Gross, David Politzer y Frank Wilcz dieron una explicación teórica a este problema: los quarks se quedan encerrados en espacios diminutos porque la fuerza que les une no les permite alejarse. Según los cálculos matemáticos de los tres investigadores, a medida que aumenta la distancia entre quarks, la interacción entre ellos también se hace evidente. En un principio parecía una contradicción, ya que era de esperar que la interacción en pequeñas distancias fuera más fácil, pero los investigadores galardonados señalaron que lo contrario: cuanto más se acerque, más libres son los quarks. Por tanto, en casos muy cercanos la interacción es prácticamente inapreciable, se comportan como si fueran libres.

Por ello, el fenómeno se denominó "libertad asintótica" y ha supuesto un paso muy importante para el proyecto más antiguo de la física: unificar todo tipo de fuerzas de la naturaleza en un único sistema de ecuaciones. Cinco son las fuerzas básicas de la naturaleza: eléctrica, magnética, gravitacional y débil y violenta fuerza nuclear. Cada uno de ellos influye en un determinado nivel de materia. Si se lograse unificar todas las fuerzas y expresarlas con un único sistema de ecuaciones, podríamos entender la naturaleza con un lenguaje más simple.

Lo más evidente para nosotros es la gravedad: los planetas y las propias galaxias se mueven en función de esa fuerza y, cómo no, también los objetos macroscópicos de nuestro entorno. Pero el resto de fuerzas se distinguen en los niveles más básicos de la materia. Por ejemplo, la fuerza eléctrica interviene en la interacción entre los electrones y los protones dentro del átomo, por lo que canaliza las reacciones entre los átomos y las moléculas. Las investigaciones premiadas este año con la Novela han analizado las fuerzas que se manifiestan en niveles aún más reducidos, y han sido necesarias en este proyecto de unificación de todo tipo de fuerzas naturales.