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Misterios y paradojas del núcleo de la materia
zeit.de
David Gross, David Politzer y Frank Wilczek han sido galardonados con este premio porque en 1973 habían calculado que algunas partículas del mundo subatómico -los quarks- se comportan de una manera paradójica: se atraen con más fuerza cuanto más alejados se encuentran. Si están muy cerca entre sí, apenas se atraen. Este comportamiento extraño y paradójico llevaba de cabeza a los físicos, ya que era totalmente opuesto al comportamiento de las fuerzas hasta entonces conocidas: la fuerza gravitatoria y la fuerza electromagnética, que disminuyen con la distancia.
Gracias a este descubrimiento, los tres laureados han dado un importante paso hacia el gran sueño de una "Teoría del Todo", según afirma el comité de los Premios Nóbel. Efectivamente, ya que en la teoría de los tres científicos no se trata solamente de interacciones entre partículas exóticas sino del mismo "pegamento fundamental" que sostiene a la materia en lo más íntimo.
Los quarks son, junto a los electrones y otras partículas, los ladrillos básicos de la materia. En el colegio aprendíamos que el núcleo atómico está constituido por protones y electrones. Pero la realidad es bastante más compleja, ya que, a su vez, cada protón y neutrón está constituido por tres quarks respectivamente (ver gráfico). Los quarks se mantienen "soldados" por la llamada fuerza de interacción "fuerte", una de las cuatro fuerzas fundamentales de la física, junto con la fuerza gravitatoria, la electromagnética y la fuerza de interacción "débil", responsable, esta última, de la desintegración nuclear.
A principios de los años 70, el interior del núcleo atómico era todavía terreno incógnito para los físicos. Físicos experimentales trabajando con aceleradores de partículas habían observado que protones y neutrones tenían en su interior otras partículas constituyentes. "Es como si al morder un protón, se notasen pequeños granos entre los dientes", dice Jochen Bartels, físico teórico del Synchrotron de Hamburgo.
"Ese rechinar de los dientes debe ser producido por los quarks." Pero faltaba una teoría adecuada para explicarlo. Especialmente misterioso era el hecho de que nunca aparecen como partículas aisladas sino en número de tres.
Gross, Politzer y Wilczek pudieron explicar en 1973 por qué esto era así: Cuanto más se alejan los quarks entre sí, con más fuerza se atraen. Quien intentara separar a un quark de su pareja necesitaría una fuerza infinita. "Habíamos hecho los cálculos correctos, pero no sabíamos entender intuitivamente los resultados", afirma Frank Wilczek. Simultáneamente a Wilczek y Gross, en la Universidad de Princeton, David Politzer descubrió la misma teoría en la Universidad de Harvard.
Según sus resultados se puede imaginar a un protón -o neutrón- aproximadamente de esta manera: En su interior se mantienen tres quarks unidos mediante unas partículas aglutinantes denominadas "gluones". Estos gluones actúan como gomas elásticas. Tiran con más fuerza, cuanto más alejados se encuentran los quarks entre sí. Si se acercan entre sí los quarks, la fuerza disminuye hasta el punto de poderse mover con relativa libertad. Los físicos que nunca han tenido problemas por acuñar términos extravagantes, lo denominaron "libertad asintótica", dentro de la teoría de la interacción nuclear fuerte.
Posteriormente, físicos experimentales pudieron verificar en la práctica, la existencia de estas partículas aglutinantes (en 1979, en el Synchrotron Electrónico Alemán, en Hamburgo), al bombardear protones entre sí en un acelerador de partículas.
El fallo del jurado de los premios Nóbel ha tenido una excelente acogida en el mundo académico de la física, aunque hay quienes cuestionan que no se haya premiado también los esfuerzos previos que posibilitaron estos cálculos, en concreto de Harald Fritzsch y Murray Gell-Mann que desarrollaron la teoría de los quarks y gluones en la denominada cromodinámica cuántica. (Murrays Gell-Mann obtuvo el premio por otro aspecto de la física de partículas en 1969).
FUENTES:
http://www.zeit.de/2004/42/Nobelpreis_Physik





