Premi Nobel de Física als descobriments sobre fractures de simetria

2008/10/07 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia

• Fisika

Si en l'origen de l'univers s'hagués produït tanta antimatería com la matèria, un destruiria a l'altre. Gràcies a una ruptura de simetria es va generar més matèria, i per això som aquí.

Fundació Nobel

XX. A mitjan segle XX apareix per primera vegada la ruptura de simetria en la recerca dels principis bàsics de la matèria. En aquella època, els físics s'obstinaven a aconseguir un gran somni: unificar en una sola teoria els maons més petits de la matèria natural (partícules elementals) i totes les forces existents.

Però no era fàcil. En els nous acceleradors apareixien partícules mai vistes, la majoria de les quals no es corresponien amb el model simple d'àtoms formats per neutrons, protons i electrons. A mesura que avançaven les recerques, els protons i neutrons estaven formats per tres quarks. I les quarkas eren precisament aquestes partícules que estaven apareixent en els acceleradors.

En l'actualitat, el Model Estàndard recull totes les troballes de partícules elementals. Segons ell, les partícules elementals es divideixen en tres famílies, però només les primeres són prou estables com per a produir matèria. Les partícules d'altres dues famílies, més pesades que les anteriors, existeixen en molt poc temps.

Per a arribar a aquest model, els físics han hagut de superar una sèrie d'obstacles. El problema principal era que suposaven que les partícules elementals complien les lleis de simetria. És a dir, si apareixia una determinada partícula, això significava que la seva contrària havia d'existir.

Però a poc a poc van veure que no sempre es complien les lleis de la simetria. Els experiments mostraven que en alguns casos la simetria es trencava, la qual cosa va posar en qüestió el model. Ningú sabia per què ocorria això. I, en 1972, els joves investigadors Makoto Kobayashi i Toshihide Maskawa, dotats en els càlculs de la física quàntica, van trobar una solució: per a comprendre la ruptura de simetria era necessari que existissin tres famílies de quarks.

Era una idea valenta, però el Model Estàndard va recollir aquells suposats quark. I després han descobert els quarks calculats per Kobayashi i Maskawa.

Fundació Nobel

Diferència màssica partícules elementals

Així, com s'ha indicat, el Model Estàndard divideix les partícules elementals en tres famílies. La partícula més pesada (top quark) és 300.000 vegades més pesada que la més lleugera (electrons). Per què aquest tipus de diferències?

La majoria dels físics consideren que la causa és una altra ruptura de simetria: Mecanisme Higgs. Segons aquesta teoria, en les primeres fases de l'univers, el mecanisme Higgs va trencar la simetria entre forces, donant diferents masses a les partícules.

La primera pedra d'aquesta teoria la va posar Yoichiro Nambu en 1960, quan va crear la idea de ruptura de simetria pròpia. Nambu va treballar en els càlculs teòrics de la superconductivitat. I posteriorment va aplicar la ruptura natural de simetria que es produeix en aquest fenomen al món de les partícules elementals. Les seves eines matemàtiques han estat fonamentals per a comprendre l'actual Model Estàndard.