Antimateria, magia y poesía
<p>A Paul Dirac y Richard Feynman los cautivó el mismo fenómeno: la interacción entre la luz, la materia y la antimateria. Lo entendieron con una profundidad nunca antes alcanzada. Fueron dos científicos brillantes -uno británico; el otro norteamericano- y con personalidades opuestas. Pero, sobre todo, dos investigadores cuyas teorías se dieron el lujo de partir desde la intuición, el placer de la búsqueda y un fino sentido de la belleza.</p>

Dirac estaba sentado en el borde del salón. Observaba minuciosamente los movimientos de su amigo Werner Heisenberg, uno de los padres de la mecánica cuántica, que bailaba con entusiasmo junto a un grupo de mujeres. Era 1929, y estaban a bordo del barco que los llevaba a una conferencia en Japón. De pronto, vio como Heisenberg se alejaba del grupo y retornaba a su lado. Los dos veinteañeros, que poco después ganarían el Premio Nobel de Física, se miraron unos instantes en silencio. Dirac lo interrogó: "Heisenberg, ¿por qué bailas?". El autor del principio de incertidumbre contestó: "Porque es placentero hacerlo entre chicas tan agradables". Dirac se quedó pensando largos minutos. De pronto, se incorporó y le preguntó: "¿Y cómo sabes, de antemano, que son agradables?".
Esta anécdota retrata muy bien al más grande físico británico del siglo XX. Paul Dirac era tímido y de una economía de palabras proverbial, pero de precisión abrumadora, quizás excesiva para una charla cotidiana. Fue una especie rara en este mundo. Una mente capaz de descubrir belleza donde nadie más la veía. Un poeta de la física. En su lápida se lee la ecuación relativista del electrón. Con la precisión y elegancia de un haiku, el epitafio es su mejor poema, la ecuación de Dirac. No la encontró intentando resolver los enigmas que el mundo natural de su época presentaba. La halló buscando la belleza. En sus palabras, "simplemente examinando cantidades matemáticas que los físicos utilizan, e intentando darles sentido de manera interesante, sin importar las aplicaciones que el trabajo pueda tener".
Es probable que pocos científicos compartan su visión esteticista de la ciencia, y con razón, ya que es un lujo que sólo alguien con su intuición y genio se podía dar. Nadie es inmune, sin embargo, al hechizo seductor, a la perfecta simplicidad de su trabajo. Y claro, más allá de la motivación que inspiró su génesis, la ecuación relativista del electrón, en palabras del propio Dirac, da cuenta de "gran parte de la física y toda la química". Fue capaz de describir por primera vez la interacción de la luz y la materia, de explicar varias propiedades misteriosas de átomos y moléculas, y de producir su predicción más inquietante: la existencia de antimateria. Para disfrutar de la poesía sintética de Dirac, de su singular capacidad de hilvanar argumentos y ecuaciones como si se tratara de un soneto, con el fin de hacer emerger la belleza del mismísimo vacío, pensemos un instante en el electrón.
El electrón
El electrón es una partícula fundamental. No está compuesta por nada. Es la unidad básica e indivisible de la carga eléctrica. Posee una masa muy ligera en comparación con la del núcleo atómico, alrededor del cual tiene su paradero habitual. Los electrones son todos idénticos y su única característica distintiva es el llamado espín, que puede pensarse como la posibilidad de girar sobre sí mismo. Esto lo puede hacer sólo de dos maneras: en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario, pero siempre con la misma magnitud. Puede estar en tan sólo dos estados. Por ello, cuando a mediados de los años 20 se sentaron las bases de la física cuántica, un electrón debía ser representado mediante dos cantidades distintas que dieran cuenta de cada uno de estos estados.
Es probable que pocos científicos compartan la visión esteticista de la ciencia que tenía Paul Dirac. Nadie es inmune, sin embargo, al hechizo seductor, a la perfecta simplicidad de su trabajo.
En esa época, sin embargo, las leyes de la física cuántica no se ajustaban a la relatividad especial que Albert Einstein había desarrollado, en 1905, para describir objetos que se movieran a velocidades comparables a la de la luz. Las ecuaciones de la física cuántica, por lo tanto, no eran válidas para describir a un electrón que se moviera a grandes velocidades. Dirac se preguntó cómo debía modificarse la física cuántica para ser compatible con la teoría de Einstein. Usando su concepción estética y argumentos puramente teóricos, matemáticos, elaboró la ecuación que lleva su nombre en un artículo que, bajo el majestuoso título "La teoría cuántica del electrón", envió a publicar el 2 de enero de 1928.
Pese a que el trabajo fue recibido con gran entusiasmo, había un problema evidente que no se le escapó a Dirac: su teoría contenía, inexorablemente, cuatro cantidades independientes y no las dos necesarias para describir al electrón. Para otros científicos, esto habría sido razón suficiente para desechar la teoría. Para Dirac, sin embargo, la belleza matemática de ésta constituía una firme evidencia de que debía tener utilidad en el mundo natural. Observó que las dos cantidades extra corresponderían a algo así como electrones de energía negativa. ¿Es esto admisible? En apariencia no. Si una partícula pudiera adquirir valores negativos de la energía, se llegaría a un resultado paradójico: un electrón podría proveer energía ilimitadamente a costa de que la suya fuera cada vez más negativa. Un único electrón podría ser utilizado como fuente energética para todo el planeta. Una perspectiva fabulosa, tan seductora como imposible.
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