Simetria-hausturei buruzko aurkikuntzei Fisikako Nobel saria

Unibertsoaren sorreran materia adina antimateria sortu izan balitz, batak bestea suntsituko zuen. Simetria-haustura bati esker materia gehiago sortu zen, eta horregatik gaude hemen.

Nobel Fundazioa

XX. mendearen erdialdera agertu zen, lehenengoz, simetria-haustura materiaren oinarrizko printzipioen ikerkuntzan. Garai hartan, fisikariak amets handi bat lortu nahian zebiltzan buru-belarri: naturako materiaren adreilurik txikienak (oinarrizko partikulak) eta existitzen diren indar guztiak teoria bakar batean bateratzea.

Baina ez zen kontu samurra. Azeleragailu berrietan sekula ikusi gabeko partikulak agertzen ari ziren; eta partikula horietako gehienak ez zetozen bat neutroiz, protoiz eta elektroiz osatutako atomoen eredu sinplearekin. Ikerketek aurrera egin ahala, protoiak eta neutroiak hiru quarkez osatuta zeudela ikusi zuten. Eta quarkak ziren, hain zuzen ere, azeleragailuetan agertzen ari ziren partikula horiek.

Gaur egun, Eredu Estandarrak oinarrizko partikulen inguruko aurkikuntza guztiak biltzen ditu. Haren arabera, oinarrizko partikulak hiru familiatan banatzen dira; baina lehenengo familiakoak bakarrik dira materia sortzeko bezain egonkorrak. Beste bi familiatako partikulak, aurrekoak baino astunagoak, oso denbora gutxian existitzen dira.

Eredu horretara iristeko, hainbat oztopo gainditu behar izan dituzte fisikariek. Arazo nagusia zen suposatzen zutela oinarrizko partikulek simetriaren legeak betetzen zituztela. Hau da, partikula jakin bat agertzen bazen, horrek esan nahi zuen haren aurkakoak ere existitu behar zuela.

Baina, pixkanaka, simetriaren legeak ez zirela beti betetzen ikusi zuten. Esperimentuek erakusten zuten zenbait kasutan simetria apurtu egiten zela; eta horrek kolokan jarri zuen eredua. Inork ez zekien zergatik gertatzen zen hori. Eta, 1972an, Makoto Kobayashi eta Toshihide Maskawa ikertzaile gazteek —fisika kuantikoko kalkuluetan iaioak biak ere— soluzioa aurkitu zuten: simetria-haustura ulertzeko, beharrezkoa zen hiru quark-familia existitzea.

Ideia ausarta zen, baina Eredu Estandarrak jaso egin zituen quark hipotetiko haiek. Eta gerora aurkitu egin dituzte Kobayashik eta Maskawak kalkulatutako quarkak.

Nobel Fundazioa

Oinarrizko partikulen masa-diferentzia

Hala, esan bezala, Eredu Estandarrak hiru familiatan banatzen ditu oinarrizko partikulak. Partikula astunena (top quark), arinena (elektroiak) baino 300.000 aldiz astunagoa da. Zergatik halako diferentziak?

Fisikari gehienek uste dute beste simetria-haustura bat dela horren arrazoia: Higgs mekanismoa. Teoria horren arabera, unibertsoaren lehen faseetan Higgs mekanismoak indarren arteko simetria apurtu zuen, eta partikulei masa ezberdinak eman zizkien.

Teoria horren lehen harria Yoichiro Nambuk jarri zuen, 1960an, berezko simetria-hausturaren ideia sortu zuenean. Supereroankortasunaren kalkulu teorikoetan lan egin zuen Nambuk. Eta, gerora, fenomeno horretan gertatzen den berezko simetria-haustura oinarrizko partikulen munduan aplikatu zuen. Hark sortutako tresna matematikoak ezinbestekoak izan dira egungo Eredu Estandarra ulertzeko.