Premio Nobel de Física aos descubrimentos sobre fracturas de simetría

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

• Fisika

Si na orixe do universo produciuse tanta antimatería como a materia, un destruiría ao outro. Grazas a una ruptura de simetría xerouse máis materia, e por iso estamos aquí.

Fundación Nobel

XX. A mediados do século XX aparece por primeira vez a ruptura de simetría na investigación dos principios básicos da materia. Naquela época, os físicos empeñábanse en conseguir un gran soño: unificar nunha soa teoría os ladrillos máis pequenos da materia natural (partículas elementais) e todas as forzas existentes.

Pero non era fácil. Nos novos aceleradores aparecían partículas nunca vistas, a maioría das cales non se correspondían co modelo simple de átomos formados por neutróns, protones e electróns. A medida que avanzaban as investigacións, os protones e neutróns estaban formados por tres quarks. E as quarkas eran precisamente esas partículas que estaban a aparecer nos aceleradores.

Na actualidade, o Modelo Estándar recolle todos os achados de partículas elementais. Segundo el, as partículas elementais divídense en tres familias, pero só as primeiras son o suficientemente estables como paira producir materia. As partículas doutras dúas familias, máis pesadas que as anteriores, existen en moi pouco tempo.

Paira chegar a este modelo, os físicos tiveron que superar una serie de obstáculos. O problema principal era que supuñan que as partículas elementais cumprían as leis de simetría. É dicir, si aparecía una determinada partícula, isto significaba que a súa contraria debía existir.

Pero aos poucos viron que non sempre se cumprían as leis da simetría. Os experimentos mostraban que nalgúns casos a simetría rompía, o que puxo en cuestión o modelo. Ninguén sabía por que ocorría iso. E, en 1972, os mozos investigadores Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa, dotados nos cálculos da física cuántica, atoparon una solución: paira comprender a ruptura de simetría era necesario que existisen tres familias de quarks.

Era una idea valente, pero o Modelo Estándar recolleu aqueles supostos quark. E despois descubriron os quarks calculados por Kobayashi e Maskawa.

Fundación Nobel

Diferenza másica partículas elementais

Así, como se indicou, o Modelo Estándar divide as partículas elementais en tres familias. A partícula máis pesada (top quark) é 300.000 veces máis pesada que a máis lixeira (electróns). Por que este tipo de diferenzas?

A maioría dos físicos consideran que a causa é outra ruptura de simetría: Mecanismo Higgs. Segundo esta teoría, nas primeiras fases do universo, o mecanismo Higgs rompeu a simetría entre forzas, dando diferentes masas ás partículas.

A primeira pedra desta teoría púxoa Yoichiro Nambu en 1960, cando creou a idea de ruptura de simetría propia. Nambu traballou nos cálculos teóricos da superconductividad. E posteriormente aplicou a ruptura natural de simetría que se produce neste fenómeno ao mundo das partículas elementais. As súas ferramentas matemáticas foron fundamentais paira comprender o actual Modelo Estándar.