La Partcula DivinaSi el universo es la respuesta, cul es la pregunta? Leon LedermanMe gustan la teora de la relatividad y la cuntica porque no las entiendo, porque hacen que tenga la sensacin de que el espacio vaga como un cisne que no puede estarse quieto, que no quiere quedarse quieto ni que lo midan; porque me dan la sensacin de que el tomo es una cosa impulsiva, que cambia siempre de idea. D. H. Lawrence Dramatis personae Atomos o -tomo: Partcula terica inventada por Demcrito. El -tomo, invisible e indivisible, es la menor unidad de la materia. No hay que confundirlo con el llamado tomo qumico, que slo es la menor unidad de cada elemento (hidrgeno, carbono, oxgeno, etc.). Quark: Otro -tomo. Hay seis quarks, cinco descubiertos ya y uno tras el que an se andaba en 1993 [su descubrimiento se anunci en 1995]. Cada quark puede tener uno de tres colores. Slo dos de los seis, el up y el down, existen hoy de forma natural en el universo. Electrn: El primer -tomo que se descubri, en 1898. Como todos los -tomos modernos, se cree que tiene la curiosa propiedad de un radio cero. Pertenece a la familia leptnica de tomos. Neutrino: Otro -tomo de la familia leptnica. Hay tres tipos diferentes. Los neutrinos no se usan para construir la materia, pero son esenciales en ciertas reacciones. En el concurso minimalista, ganan: carga cero, radio cero y muy posiblemente masa cero. Mun y tau: Estos leptones son primos del electrn, slo que mucho ms pesados. Fotn, gravitn, la familia W+, W y Z0 y los gluones: Son partculas, pero no de la materia, como los quarks y los leptones. Transmiten, respectivamente, las fuerzas electromagntica, gravitatoria, dbil y fuerte. El gravitn es la nica que no se ha detectado todava. El vaco: La nada. Tambin lo invent Demcrito. Un lugar por el que los tomos pueden moverse. Los tericos de hoy lo han ensuciado con un popurr de partculas virtuales y otros residuos. Denominaciones modernas: vaco y, de vez en cuando, ter. El ter: Lo invent Isaac Newton, lo volvi a inventar James Clerk Maxwell. Es la sustancia que llena el espacio vaco del universo. Desacreditado y arrumbado por Einstein, hay est efectuando un retorno nixoniano. En realidad es el vaco, pero cargado de partculas tericas, fantasmales. Acelerador: Dispositivo que incrementa la energa de las partculas. Como E = mc2, un acelerador hace que sean ms pesadas. Experimentador: Fsico que hace experimentos... Terico: Fsico que no hace experimentos presentamos a...La Partcula Divina Tambin llamada la partcula de Higgs, alias el bosn de Higgs, alias el bosn escalar de Higgs. El baln de ftbol invisible Nada existe, excepto tomos y espacio vaco; lo dems es opinin. Demcrito de Abdera En el principio mismo haba un vaco una curiosa forma de estado de vaco, una nada en la que no haba ni espacio, ni tiempo, ni materia, ni luz, ni sonido. Pero las leyes de la naturaleza estaban en su sitio, y ese curioso estado de vaco tena un potencial. Como un peasco gigantesco que cuelga al borde de un acantilado vertiginoso. Esperad un minuto. Antes de que caiga el peasco, tendra que explicar que en realidad no s de qu estoy hablando. Una historia, lgicamente, empieza por el principio. Pero este es un cuento acerca del universo, y por desgracia no hay datos del Principio Mismo. Ninguno, cero. Nada sabemos del universo antes de que llegase a la madura edad de una mil millonsima de una billonsima de segundo, es decir, nada hasta que hubo pasado cierto tiempo cortsimo tras la creacin en el big bang. Si leis o escuchis algo sobre el nacimiento del universo, es que alguien se lo ha inventado. Estamos en el reino de la filosofa. Slo Dios sabe qu pas en el Principio Mismo (y hasta ahora no se le ha escapado nada). Esto, por dnde bamos? Ah, ya. Como un peasco gigantesco que cuelga al borde de un acantilado vertiginoso, el equilibrio del vaco era tan delicado que slo haca falta un suspiro para que se produjera un cambio, un cambio que crease el universo. Y pas. La nada estall. En su incandescencia inicial se crearon el espacio y el tiempo. De esta energa sali la materia, un plasma denso de partculas que se disolvan en radiacin y volvan a materializarse. Ahora, por lo menos, estamos manejando unos cuantos hechos y un poco de teora conjetural.) Las partculas chocaban y generaban nuevas partculas. El espacio y el tiempo hervan y espumaban mientras se formaban y disolvan agujeros negros. Qu escena! A medida que el universo se expandi, enfri e hizo menos denso, las partculas se fueron juntando unas a otras y las fuerzas se diferenciaron. Se constituyeron los protones y los neutrones, y luego los ncleos y los tomos y enormes nubes de polvo que, sin dejar de expandirse, se condensaron aqu y all, con lo que se formaron las estrellas, las galaxias y los planetas. En uno de estos, uno de los ms corrientes, que giraba alrededor de una estrella mediocre, una mota en el brazo en espiral de una galaxia normal los continentes en formacin y los revueltos ocanos se organizaron a s mismos. En los ocanos un cieno de molculas orgnicas hizo reaccin y construy protenas. Apareci la vida. A partir de los organismos simples se desarrollaron las plantas y los animales. Por ltimo, llegaron los seres humanos. Los seres humanos eran diferentes fundamentalmente porque no haba otra especie que sintiese tanta curiosidad por lo que le rodeaba. Con el tiempo hubo mutaciones, y un raro subconjunto de personas se puso a merodear por ah. Eran arrogantes. No se quedaban satisfechos con disfrutar de las magnificencias del universo. Preguntaban: Cmo? Cmo se cre? Cmo poda salir de la pasta de que estaba hecho elrso la increble variedad de nuestro mundo: las estrellas, los planetas, las nutrias de mar, los ocanos, el coral, la luz del Sol, el cerebro humano? Los mutantes haban planteado una pregunta que se poda responder, pero para ello haca falta un trabajo de milenios y una dedicacin que se transmitiera de maestro a discpulo durante cien generaciones. La pregunta inspir tambin un gran nmero de respuestas equivocadas y vergonzosas. Por suerte, estos mutantes nacieron sin el sentido de la vergenza. Se llamaban fsicos. Hoy, tras haber examinado durante ms de dos mil aos esta pregunta un mero abrir y cerrar de ojos en la escala cosmolgica del tiempo, empezamos slo a vislumbrar la historia entera de la creacin. En nuestros telescopios y microscopios, en nuestros observatorios y laboratorios y en nuestros cuadernos de notas vamos ya percibiendo los rasgos de la belleza y la simetra primigenias que gobernaron los primeros momentos del universo. Casi podemos verlos. Pero el cuadro no es todava claro, y tenemos la sensacin de que algo nos enturbia la vista, una fuerza oscura que difumina, oculta, ofusca la simplicidad intrnseca de nuestro mundo. Cmo funciona el universo? Este libro trata de un solo problema, que viene confundiendo a la ciencia desde la Antigedad. Cules son los componentes fundamentales con que se construye la materia? El filsofo griego Demcrito llam a la menor unidad tomos (literalmente, que no se puede cortar). Este -tomo no es el tomo del que osteis hablar en las clases de ciencias del instituto, no es como el hidrgeno, el helio, el litio y as hasta el uranio y ms all, que son entes grandes, pesadotes, complicados conforme a los criterios actuales (o segn los de Demcrito, por lo que a esto se refiere). Para un fsico, hasta para un qumico, los tomos son verdaderos cubos de basura donde hay metidas partculas ms pequeas electrones, protones y neutrones, y los protones y los neutrones son a su vez cubos llenos de chismes an ms pequeos. Tenemos que saber cules son los objetos ms primitivos que hay, y hemos de conocer las fuerzas que controlan su comportamiento social. En el -tomo de Demcrito, no en el tomo de vuestro profesor de qumica, est la clave de la materia. La materia que vemos hoy a nuestro alrededor es compleja. Hay unos cien tomos qumicos. Se puede calcular el nmero de combinaciones tiles de los tomos, y es enorme: miles y miles de millones. La naturaleza emplea estas combinaciones, las molculas, para construir los planetas, los soles, los virus, las montaas, los cheques con la paga, el valium, los agentes literarios y otros artculos de utilidad. No siempre fue as. Durante los primeros momentos tras la creacin del universo en el big bang, no haba la materia compleja que hoy conocemos. No haba ncleos, ni tomos, no haba nada que estuviese hecho de piezas ms pequeas. El abrasador calor del universo primitivo no dejaba que se formasen objetos compuestos, y si, por una colisin pasajera, llegaban a formarse, se descomponan instantneamente en sus constituyentes ms elementales. Quiz no haba, junto a las leyes de la fsica, ms que un solo tipo de partcula y una sola fuerza o incluso una partcula-fuerza unificada. Dentro de este ente primordial se encerraban las semillas del mundo complejo donde evolucionaran los seres humanos, puede que, bsicamente, para pensar sobre estas cosas. Quiz os parezca aburrido el universo primordial, pero para un fsico de partculas, esos eran los buenos tiempos!, esa simplicidad, esa belleza, por neblinosamente que las vislumbremos en nuestras lucubraciones. El principio de la ciencia Antes aun de mi hroe Demcrito, haba ya filsofos griegos que se atrevieron a intentar una explicacin del mundo mediante argumentos racionales y excluyendo rigurosamente la supersticin, el mito y la intervencin de los dioses. Estos haban sido recursos valiosos para acomodarse a un mundo lleno de fenmenos temibles y, aparentemente, arbitrarios. Pero a los griegos les impresionaron tambin las regularidades, la alternancia del da y la noche, las estaciones, la accin del fuego, del viento, del agua. All por el ao 650 a. C. haba surgido una tecnologa formidable en la cuenca mediterrnea. All se saban medir los terrenos y navegar con ayuda de las estrellas; su metalurgia era depurada y tenan un detallado conocimiento de las posiciones de las estrellas y de los planetas con el que hacan calendarios y variadas predicciones. Construan herramientas elegantes y finos tejidos, y preparaban y decoraban su cermica muy elaboradamente. Y en una de las colonias del imperio griego, la bulliciosa ciudad de Mileto, en la costa occidental de lo que ahora es la moderna Turqua, se articul la creencia de que el mundo, en apariencia complejo, era intrnsecamente simple, y de que esa simplicidad poda ser desvelada mediante el razonamiento lgico. Unos doscientos aos despus, Demcrito de Abdera propuso que los -tomos eran la llave de un universo simple, y empez la bsqueda. La fsica tuvo su gnesis en la astronoma; los primeros filsofos levantaron la vista, sobrecogidos, al cielo nocturno y buscaron modelos lgicos de las configuraciones de las estrellas, los movimientos de los planetas, la salida y la puesta del Sol. Con el tiempo, los cientficos volvieron los ojos al suelo: los fenmenos que sucedan en la superficie de la Tierra las manzanas se caan de los rboles, el vuelo de una flecha, el movimiento regular de un pndulo, los vientos y las mareas dieron lugar a un conjunto de leyes de la fsica. La fsica floreci durante el Renacimiento, y se convirti en una disciplina independiente y distinguible alrededor de 1500. A medida que pasaron los siglos y nuestras capacidades de percibir se agudizaron con el uso de microscopios, telescopios, bombas de vaco, relojes Y as sucesivamente, se descubrieron ms y ms fenmenos que se podan describir meticulosamente apuntando nmeros en los cuadernos de notas, construyendo tablas y dibujando grficos, y de cuya conformidad con un comportamiento matemtico se dejaba triunfalmente constancia a continuacin. A principios del siglo XX los tomos haban venido a ser la frontera de la fsica; en los aos cuarenta, la investigacin se centr en los ncleos. Progresivamente, ms y ms dominios pasaron a estar sujetos a observacin. Con el desarrolla de instrumentos de un poder cada vez mayor, miramos ms y ms de cerca a cosas cada vez menores. A las observaciones y mediciones les seguan inevitablemente sntesis, sumarios compactos de nuestro conocimiento. Con cada avance importante, el campo se divida: algunos cientficos seguan el camino reduccionista hacia el dominio nuclear y subnuclear; otros, en cambio, iban por la senda que llevaba a un mejor conocimiento de los tomos (la fsica atmica), las molculas (la fsica molecular y la qumica), la fsica nuclear y dems. Len atrapado Al principio fui un chico de molculas. En el instituto y en los primeros aos de la universidad la qumica era lo que me gustaba, pero poco a poco me fui pasando a la, fsica, que pareca ms limpia; inodora, de hecho. Me influyeron mucho, adems, los chicos que estaban en fsica; eran ms divertidos y jugaban mejor al baloncesto. El gigante de nuestro grupo era Isaac Halpern, hoy en da profesor de fsica en la Universidad de Washington. Deca que la nica razn por la que iba a ver sus notas cuando salan en el tabln era para saber si la A el sobresaliente, tena la parte de arriba lisa o terminaba en punta. Todos lo queramos, claro. Adems, en el salto de longitud llegaba ms lejos que cualquiera de nosotros. Me llegaron a interesar los problemas de la fsica porque su lgica era ntida y tenan consecuencias experimentales claras. En mi ltimo ao de carrera, mi mejor amigo del instituto, Martin Klein, el hoy eminente estudioso de Einstein en Yale, me areng acerca de los esplendores de la fsica toda una larga tarde, entre muchas cervezas. Hizo efecto. Entr en el ejrcito de los Estados Unidos con una licenciatura en qumica y la determinacin, si es que sobreviva a la instruccin y a la segunda guerra mundial, de ser fsico. Nac por fin al mundo de la fsica en 1948; emprend entonces mi investigacin de doctorado trabajando en el acelerador de partculas ms poderoso de aquellos das, el sincrociclotrn de la Universidad de Columbia. Dwight Eisenhower, su presidente, cort la cinta en la inauguracin de la mquina en junio de 1950. Como haba ayudado a Ike a ganar la guerra, las autoridades de Columbia, claro, me apreciaban mucho, y me pagaban casi 4.000 dlares por todo un ao de trabajo, noventa horas por semana. Fueron tiempos vertiginosos. En los aos cincuenta, el sincrociclotrn y otras mquinas poderosas crearon la nueva disciplina de la fsica de partculas. Para quien es ajeno a la fsica de partculas, quiz su caracterstica ms sobresaliente sea el equipamiento, los instrumentos. Me un a la busca en el momento en que los aceleradores de partculas llegaban a la madurez. Dominaran la fsica durante las cuatro dcadas siguientes. Hoy siguen hacindolo. El primer machacador de tomos tena slo unos centmetros de dimetro. El acelerador ms poderoso que existe hoy en da se encuentra en el Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi (Fermilab), en Batavia, Illinois. La mquina del Fermilab, el Tevatrn, mide ms de seis kilmetros de permetro, y lanza protones contra antiprotones con energas sin precedentes. Por el ao 2000 o as, el monopolio que tiene el Tevatrn de la frontera de energa se habr roto. El Supercolisionador Superconductor (SSC), el padre de todos los aceleradores, que se est construyendo en este momento en Texas, medir unos 87 kilmetros. A veces nos preguntamos: no nos habremos equivocado de camino en alguna parte? No nos habremos obsesionado con el equipamiento? Es la fsica de partculas algn tipo de arcana ciberciencia, con sus enormes grupos de investigadores y sus mquinas ciclpeas que manejan fenmenos tan abstractos que ni siquiera l est seguro de qu ocurre cuando las partculas chocan a altas energas? Nuestra confianza crecer, nos sentiremos ms alentados si consideramos que el proceso sigue un Camino cronolgico que, verosmilmente, parte de la colonia griega de Mileto en el 650 a.C. y lleva a una ciudad donde todo se sabe, en la que los empleados de la limpieza, e incluso el alcalde, saben cmo funciona el universo. Muchos han seguido El Camino: Demcrito, Arqumedes, Coprnico, Kepler, Galileo, Newton, Faraday, y as hasta Einstein, Fermi y mis contemporneos. El Camino se estrecha y ensancha; pasa por largos trechos donde no hay nada (como la Autopista 80 por Nebraska) y sinuosos tramos de intensa actividad. Hay calles laterales que son una tentacin: la El 21 de octubre de 1993, el Congreso de los Estados Unidos decidi que no siguiese adelante la construccin del Supercolisionador. El tnel estaba excavado slo a medias; el acelerador, pues, no llegar a existir. La edicin en ingls lleg a las prensas antes de saberse la noticia. de la ingeniera elctrica, la qumi las radiocomunicaciones o la materia condensada. Quienes las han tomado han cambiado la manera en que se vive en este planeta. Pero quienes han permanecido en El Camino ven que todo el rato est marcado claramente por la misma seal: Cmo funciona el universo?. En este Camino nos encontramos los aceleradores de los aos noventa. Yo tom El Camino en Broadway y la calle 120 de Nueva York. En aquellos das los problemas cientficos parecan muy claros y muy importantes. Tenan que ver con las propiedades de la llamada interaccin nuclear fuerte, y algunos predijeron tericamente la existencia de unas partculas cuyo nombre era el de mesones pi o piones. Se dise el acelerador de Columbia para que produjese muchos piones mediante el bombardeo de unos inocentes blancos con protones. La instrumentacin era por entonces bastante simple, lo bastante pura que un licenciado pudiera entenderla. Columbia era un criadero de fsica en los aos cincuenta. Charles Townes descubrira pronto el lser y ganara el premio Nobel. James Rainwater tambin lo ganara por su modelo nuclear, y Willis Lamb por medir el minsculo desplazamiento de las lneas espectrales del hidrgeno. El premio Nobel Isadore Rabi, que nos inspir a todos, encabezaba un equipo en el que estaban Norman Ramsey y Polykarp Kusch; a su debida hora, ambos recibiran el Nobel. T. D. Lee lo comparti por su teora de la violacin de la paridad. La densidad de profesores ungidos por el santo leo sueco era a la vez estimulante y deprimente. Algunos miembros jvenes del claustro llevbamos en la solapa chapas donde se lea Todava no. El big bang del reconocimiento profesional me lleg en el periodo 1959-1962, cuando dos de mis colegas de Columbia y yo efectuamos las primeras mediciones de las colisiones de los neutrinos de alta energa. Los neutrinos son mi partcula favorita. Casi no tienen propiedades: carecen de masa (o tienen muy poca), de carga elctrica y de radio; y, para ms escarnio, la interaccin fuerte no los afecta. El eufemismo que se emplea para describirlos es decir que son huidizos. Un neutrino apenas si es un hecho; puede pasar por millones de kilmetros de plomo slido sin que la probabilidad de que participe en una colisin deje de ser nfima. Nuestro experimento de 1961 proporcion la piedra angular de lo que llegara a conocerse en los aos setenta con el nombre de modelo estndar de la fsica de partculas. En 1988 fue reconocido por la Real Academia Sueca de la Ciencia con el premio Nobel. (Todos preguntan por qu esperaron veintisiete aos. La verdad es que no lo s. A mi familia le daba la excusa cmica de que la Academia iba a paso de tortuga porque no eran capaces de decidir cul de mis grandes logros iban a honrar.) Ganar el premio me produjo, por supuesto, una gran emocin. Pero, en realidad, no se puede compararla con la increble excitacin que nos embarg cuando nos dimos cuenta de que nuestro experimento haba tenido xito. Los fsicos sienten hoy las mismas emociones que los cientficos han sentido durante siglos. La vida de un cientfico est llena de ansiedad, penas, rigores, tensin, ataques de desesperanza, depresin y desnimo. Pero aqu y all hay destellos de entusiasmo, de risa, de alegra, de exultacin. No cabe predecir los momentos en que esas revelaciones suceden. A menudo nacen de la comprensin sbita de algo nuevo e importante, algo hermoso, que otro ha descubierto. Pero si eres, como la mayora de los cientficos que conozco, mortal, los momentos ms dulces, con mucho, vienen cuando eres t mismo quien descubre un hecho nuevo en el universo. Es asombroso cun a menudo pasa esto a las tres de la madrugada, a solas en el laboratorio, cuando has llegado a saber algo profundo y te das cuenta de que ni uno solo de los cinco mil millones de seres humanos sabe lo que t en ese momento ya sabes. O eso esperas. Te apresurars, por supuesto, a contrselo a los dems lo antes posible. A eso se le llama publicar. Este libro trata de una serie de momentos infinitamente dulces que los cientficos han tenido en los ltimos dos mil quinientos aos. El conocimiento que hoy tenemos de qu es el universo y cmo funciona es la suma de esos momentos dulces. Las penas y la depresin son tambin parte de la historia. Cuntas veces, en vez de un Eureka! no se encuentra otra cosa que la obstinacin, la terquedad, lo pura mala uva de la naturaleza. Pero el cientfico no puede depender de los momentos de Eureka! para estar satisfecho de su vida. Ha de haber alguna alegra en las actividades cotidianas. Yo la encuentro en disear y construir aparatos con los que podamos aprender en esta disciplina tan abstracta. Cuando era un impresionable estudiante de doctorado de Columbia, ayud a un profesor visitante que vena de Roma, mundialmente famoso a construir un contador de partculas. Yo era ah la virgen, l un profesor del pasado. Juntos le dimos forma al tubo de latn en el torno (eran ms de las cinco de la tarde y ya se haban ido todos los mecnicos). Soldamos las cubiertas de los extremos terminadas en cristal y enhebramos un hilo de oro a travs de la corta paja metlica elctricamente aislada, perforando el cristal. Soldamos algunas ms. Hicimos pasar el gas especial por el contador durante unas pocas horas, el cable conectado a un oscilador, protegido de una fuente de energa de 1.000 voltios por un condensador especial. Mi amigo profesor llammosle Gilberto, pues ese era su nombre se qued con los ojos clavados en la lnea verde del osciloscopio mientras me aleccionaba en un ingls indefectiblemente malo sobre la historia y la evolucin de los contadores de partculas. De pronto, se volvi completa, absolutamente loco. Mamma mia! Regardo incredibilo! Primo secourso! (O algo as.) Gritaba y apuntaba con el dedo, me levant en el aire aunque yo era quince centmetros ms alto y pesaba veinticinco kilos ms que l y se puso a bailar con, migo por toda la sala. Qu ha pasado? balbuce. Mufiletto! contest. Izza countingl Izza counting! es decir, tal y cronunciaba el ingls, que estaba contando. Es probable que representase todo esto para mi recreo, pero la verdad era que te haba emocionado el que, con nuestros propios ojos, cerebros y manos hubisemos construido un dispositivo que detectaba el paso de partculas de rayos csmicos y las registraba en la forma de pequeas alteraciones del barrido del osciloscopio. Deba de haber visto este fenmeno miles de veces, pero no haba dejado de estremecerle. Que una de esas partculas hubiese empezado su viaje hacia la calle 120 y Broadway, dcimo piso, aos-luz atrs en una galaxia remota era slo una parte en esa pasin. El entusiasmo de Gilberto, que pareca no tener fin, era contagioso. La biblioteca de la materia Cuando explico la fsica de las partculas fundamentales, suelo tomar prestada (adornndola) una hermosa metfora del poeta-filsofo romano Lucrecio. Imaginad que se nos confa la tarea de descubrir los elementos bsicos de una biblioteca. Qu haramos? Pensaramos en primer lugar en los libros, segn los distintos temas: historia, ciencia, biografa. 0 a lo mejor los organizaramos por su tamao: gordo, fino, alto, pequeo. Tras tomar en cuenta muchas de esas divisiones, vemos que los libros son objetos complejos a los que se puede subdividir fcilmente. As que mirarnos dentro de ellos. Se desechan enseguida los captulos, los prrafos y las oraciones porque seran constituyentes complejos, carentes de elegancia. Las palabras! Al llegar ah nos acordamos de que en una mesa cerca de la entrada hay un gordo catlogo de todas las palabras de la biblioteca. Las mismas palabras se usan una y otra vez, empalmadas unas a otras de distintas maneras. Pero hay tantas palabras. Cuando ahondamos ms, nos vemos conducidos a las letras; a las palabras se las puede cortar en trozos. Ya lo tenemos! Con veintisis letras se pueden hacer decenas de miles de palabras, con las que a su vez cabe hacer millones (miles de millones?) de libros. Ahora tenemos que aadir un conjunto adicional de reglas: la ortografa, para restringir las combinaciones de letras. Sin la intervencin de un crtico muy joven, habramos publicado nuestro descubrimiento prematuramente. El joven crtico dira, presuntuoso sin duda: No te hacen falta veintisis letras, abuelete. Con un cero y un uno te basta. Los nios crecen hoy jugando con juguetes digitales, y se sienten a gusto con los algoritmos de ordenador que convierten los ceros y los unos en letras del alfabeto. Si sois demasiado viejos para esto, a lo mejor lo sois lo bastante para recordar el cdigo Morse, compuesto de puntos y rayas. En un caso y en el otro, tenemos la secuencia 0 o 1 (o punto o raya) con un cdigo apropiado para hacer las veintisis letras; la ortografa para hacer todas las palabras del diccionario; la gramtica para componer las palabras en oraciones, prrafos, captulos y, por ltimo, libros. Y los libros hacen la biblioteca. Por lo tanto, si no hay razn alguna para fragmentar el cero o el uno, hemos descubierto los componentes primordiales, a-tmicos de la biblioteca. En esta metfora, aun imperfecta como es, el universo es la biblioteca, las fuerzas de la naturaleza la gramtica, la ortografa el algoritmo, y el cero y el uno lo que llamamos quarks y leptones, nuestros candidatos hoy a ser los -tomos de Demcrito. Todos estos objetos, por supuesto, son invisibles. Los quarks y el papa La seora del pblico era terca. Ha visto usted alguna vez un tomo?, insista. Es comprensible que se le haga esta pregunta, por irritante que le resulte, a un cientfico que ha vivido desde hace mucho con la realidad objetiva de los tomos. Yo puedo visualizar su estructura interna. Puedo hacer que me vengan imgenes mentales de nebulosas de presencia de electrn alrededor de la minscula mota del ncleo que atrae esa bruma de la nube electrnica hacia s. Esta imagen mental no es nunca exactamente la misma para dos cientficos; cada uno construye la suya a partir de las ecuaciones. Estas prescripciones escritas ni son amistosas con el usuario ni condescendientes con la necesidad humana de tener imgenes. Sin embargo, podemos ver los tomos y los protones y, s, los quarks. Cuando quiero responder esa espinosa pregunta empiezo siempre por intentar una generalizacin de la palabra ver. Ve esta pgina si usa gafas? Y si mira una copia emicrofilm? Y si lo que mira es una fotocopia (robndome, pues, mis derechos de autor)? Y si lee el texto en una pantalla de ordenador? Finalmente, desesperado, pregunto: Ha visto usted alguna vez al papa?. S, claro es la respuesta usual. Lo he visto en televisin. Ah!, de verdad? Lo que ha visto es un haz de electrones que da en el fsforo pintado en el interior de la pantalla de cristal. Mis pruebas del tomo, o del quark, son igual de buenas. Qu pruebas son esas? Las trazas de las partculas en una cmara de burbujas. En el acelerador del Fermilab, un detector de tres pisos de altura que ha costado sesenta millones de dlares capta electrnicamente los restos de la colisin entre un protn y un antiprotn. Aqu la prueba, el ver, consiste en que deces de miles de sensores generen un impulso elctrico cuando pasa una partcula. Todos esos impulsos son llevados a procesadores electrnicos de datos a travs de cientos de miles de cables. Por ltimo, se hace una grabacin en carretes de cinta magntica codificada con ceros y unos. La cinta graba las violentas colisiones de los protones y los antiprotones, en las que se generan unas setenta partculas que vuelan en diferentes direcciones dentro de las varias secciones del detector. La ciencia, en especial la fsica de partculas, gana confianza en sus conclusiones por duplicacin; es decir, un experimento en California se confirma mediante un acelerador de un estilo diferente que funciona en Ginebra; tambin incluyendo en cada experimento controles y comprobaciones que confirmen que el experimento discurre conforme a lo previsto. Es un proceso largo y complejo, el resultado de muchos aos de investigaciones. Sin embargo, la fsica de partculas sigue resultando inescrutable a muchas personas. Esa terca seora del pblico no es la nica a quien desconcierta un pelotn de cientficos que anda a la caza de unos objetos pequesimos e invisibles. As que probemos con otra metfora... El baln de ftbol invisible Imaginad una raza inteligente de seres procedente del planeta Penumbrio. Son ms o menos como nosotros, hablan como nosotros, lo hacen todo como los seres humanos. Todo, menos una cosa. Por una casualidad, su aparato visual es tal que no pueden ver los objetos en los que haya una superposicin brusca de blancos y negros. No pueden ver las cebras, por ejemplo. O las camisetas rayadas de los rbitros de la liga de ftbol norteamericano. O los balones de ftbol. No es una chiripa tan rara, dicho sea de paso. Los terrqueos somos an ms extraos. Tenemos, literalmente, dos zonas ciegas en el centro de nuestro campo de visin. No los vemos porque el cerebro extrapola la informacin contenida en el resto del campo visual para suponer qu debe de haber en esos agujeros, y los rellena entonces para nosotros. Los seres humanos conducen de manera rutinaria a ciento sesenta kilmetros por hora por una autobahn alemana, practican la ciruga cerebral y hacen malabarismos con antorchas encendidas aun cuando una porcin de lo que ven no es ms que una buena suposicin. Digamos que un contingente del planeta Penumbrio viene a lo Tierra en misin de buena voluntad. Para que se hagan una idea de nuestra cultura, les llevamos a uno de los espectculos ms populares del planeta: un partido del campeonato del mundo de ftbol. No sabemos, claro esta, que no pueden ver el baln blanquinegro. As que se sientan a ver el partido con una expresin, aunque corts, confusa. Para los penumbrianos, un puado de personas en pantalones cortos corre arriba y abajo por el campo, le pegan patadas sin sentido al aire, se dan unos a otros y caen por los suelos. A veces el rbitro sopla un silbato, un jugador corre a la lnea lateral, se queda all de pie y extiende los dos brazos por encima de la cabeza mientras otros jugadores le miran. De vez en cuando muy de vez en cuando, el portero cae inexplicablemente al suelo, se elevan unos grandes vtores y se premia con un tanto al equipo opuesto. Los penumbrianos se tiran unos quince minutos completamente perdidos. Entonces, para pasar el tiempo, intentan comprender el juego. Unos usan tcnicas de clasificacin. Deducen, en parte por los uniformes, que hay dos equipos que luchan entre s. Hacen grficos con los movimientos de los jugadores, y descubren que cada jugador permanece ms o menos dentro de ciertas parcelas del campo. Descubren que diferentes jugadores exhiben diferentes movimientos fsicos. Los penumbrianos, como hara un ser humano, aclaran su bsqueda del significado del ftbol del campeonato del mundo dndoles nombres a las diferentes posiciones donde juega cada futbolista. Las incluyen en categoras, las comparan y las contrastan. Las cualidades y las limitaciones de cada posicin se listan en un diagrama gigante. Un gran avance se produce cuando descubren que acta una simetra. Para cada posicin del equipo A hay una posicin anloga en el equipo B. Para cuando quedan slo dos minutos de partido, los penumbrianos han compuesto docenas de grficos, cientos de tablas y de frmulas y montones de complicadas reglas sobre los partidos de ftbol. aunque puede que las reglas sean todas, en un sentido limitado, correctas, ninguna capta realmente la esencia del juego. En ese momento un joven, un don nadie penumbriano, que hasta ese momento haba estado callado, dice lo que piensa. Presupongamos aventura nerviosamente la existencia de un baln invisible. Qu dices?, le replican los penumbrianos talludos. Mientras sus mayores se dedicaban a observar lo que pareca ser el ncleo del juego, las idas y venidas de los distintos jugadores y las demarcaciones del campo, el don nadie tena los ojos puestos en las cosas raras que pasasen. Y encontr una. Justo antes de que el rbitro anunciase un tanto, y una fraccin de segundo antes de que el pblico lo festejara frenticamente, el joven penumbriano se percat de la momentnea aparicin de un abombamiento en la parte de atrs de la red de la portera. El ftbol es un deporte de tanteo corto; se podan observar pocos abombamientos, y cada uno duraba muy poco. Aun as, hubo los suficientes casos para que el don nadie notase que cada abultamiento tena forma semiesfrica. De ah su extravagante conclusin de que el juego de ftbol depende de la existencia de un baln invisible (invisible, al menos, para los penumbrianos). El resto de la expedicin de Penumbrio escucha esta teora y, pese a lo dbiles que son los indicios empricos, tras mucho discutir, concluyen que puede que al chico no le falte razn. Un portavoz maduro del grupo resulta que un fsico apunta que unos cuantos casos raros iluminan a veces ms que mil corrientes. Pero lo que de verdad remacha el clavo es el simple hecho de que tiene que haber un baln. Partid de la existencia de un baln, que por alguna razn los penumbrianos no pueden ver, y de golpe todo funciona. El juego adquiere sentido. Y no slo eso; todas las teoras, grficos y diagramas compilados a lo largo de la tarde siguen siendo vlidos. El baln, simplemente, da significado a las reglas. Esta extensa metfora lo es de muchos de los quebraderos de cabeza de la fsica, y resulta especialmente pertinente para la fsica de partculas. No podemos entender las reglas (las leyes de la naturaleza) sin conocer los objetos (el baln), y sin creer en un conjunto lgico de leyes nunca deduciramos la existencia de ninguna de las partculas. La pirmide de la ciencia Aqu vamos a hablar de ciencia y de fsica, as que, antes de ponernos manos a la obra, definamos algunos trminos. Qu es un fsico? Y dnde encaja la descripcin de su oficio en el gran esquema de la ciencia? Se discierne una jerarqua, pero no tiene que ver con el valor social, ni siquiera con el grado de destreza intelectual. Lo expuso elocuentemente Frederick Turner, humanista de la Universidad de Texas. Hay, deca, una pirmide de la ciencia. La base son las matemticas, no porque sean ms abstractas o se farde ms con ellas, sino porque no descansan en o necesitan otras disciplinas, mientras que la fsica, el siguiente piso de la pirmide, descansa en las matemticas. Sobre la fsica se asienta la qumica, porque requiere la fsica; en esta separacin, reconocidamente simplista, la fsica no se preocupa de las leyes de la qumica. Por ejemplo, a los qumicos les interesa cmo se combinan los tomos y forman molculas, y cmo stas se comportan cuando estn muy juntas. Las fuerzas entre los tomos son complejas, pero en ltima instancia tienen que ver con la ley de la atraccin y la repulsin de las partculas elctricamente cargadas; en otras palabras, con la fsica. Luego viene la biologa, que se basa tanto en la qumica como en la fsica. Los ltimos niveles de la pirmide van difuminndose y siendo cada vez menos definibles: cuando llegamos a la fisiologa, la medicina, la psicologa, la jerarqua antes difana se hace ms confusa. En las transiciones estn las materias de nombre compuesto: la fsica matemtica, la qumica fsica, la biofsica. Tengo que meter la astronoma con calzador dentro de la fsica, claro, y no s qu hacer con la geofsica o, por lo que a esto respecta, la neurofisiologa. Cabe resumir, poco respetuosamente, el significado de la pirmide con un viejo dicho: los fsicos slo le rinden pleitesa a los matemticos, y los matemticos slo a Dios (si bien quiz os costara mucho encontrar un matemtico tan modesto). Experimentadores y tericos: granjeros, cerdos y trufas Dentro de la disciplina de la fsica de partculas hay tericos y experimentadores. Yo soy de los segundos. La fsica, en general, progresa gracias al juego entrecruzado de esas dos categoras. En la eterna relacin de amor y odio entre la teora y el experimento, hay una especie de marcador. Cuntos descubrimientos experimentales importantes ha predicho la teora? Cuntos fueron puras sorpresas? La teora, por ejemplo, previ la existencia del electrn positivo (el positrn), como la del pin, el antiprotn y el neutrino. El mun, el leptn tau y las partculas psilon fueron sorpresas. Un estudio ms completo arroja ms o menos un empate en este debate absurdo. Pero quin lleva la cuenta? Experimentar quiere decir observar y medir. Supone la preparacin de condiciones especiales en las que las observaciones y las mediciones sean lo ms fructferas que se pueda. Los antiguos griegos y los astrnomos modernos comparten un problema comn. No manejaban, no manejan, los objetos que observan. Los griegos o no podan o no queran; se conformaban con observar meramente. A los astrnomos les encantara hacer que chocasen dos soles o, mejor, dos galaxias, pero an no han desarrollado esta capacidad y tienen que contentarse con mejorar la calidad de sus observaciones. En cambio, en Espaa tenemos 1.003 formas de estudiar las propiedades de nuestras partculas. Mediante el uso de aceleradores nos es posible disear experimentos que busquen la existencia de nuevas partculas. Podemos organizar las partculas de forma que incidan sobre ncleos atmicos, y leer los detalles de las consiguientes desviaciones de su ruta como los estudiosos del micnico leen el Lineal B: descifrando el cdigo. Producimos partculas, y las observamos para ver lo larga que es su vida. Se predice una partcula nueva cuando de la sntesis de los datos presentes hecha por un terico perceptivo se desprende su existencia. Lo ms frecuente es que no exista. Esa teora concreta se resentir. El que sucumba o no depender de la firmeza del terico. Lo importante es que se efectan experimentos de los dos tipos: los diseados para contrastar una teora y los diseados para explorar un dominio nuevo. Por supuesto, suele ser mucho ms divertido refutar una teora. Como escribi Thomas Huxley, la gran tragedia de la ciencia: el exterminio de una hiptesis bella por un hecho feo. Las teoras buenas explican lo que ya se sabe y predicen los resultados de nuevos experimentos. La interaccin de la teora y del experimento es una de las alegras de la fsica de partculas. De los experimentadores ms prominentes de la historia, algunos entre ellos Galileo, Kirchhoff, Faraday, Ampere, Hertz, los Thomson (J. J. y G. P.) y Rutherford eran adems unos tericos muy competentes. El experimentador-terico es una especie en vas de extincin. En nuestros tiempos una excepcin destacada fue Enrico Fermi. I. I. Rabi expres su preocupacin por la brecha cada vez ms ancha abierta entre los unos y los otros; los experimentadores europeos, comentaba, no eran capaces de sumar una columna de nmeros y los tericos de atarse los cordones de los zapatos. Hoy tenemos dos grupos de fsicos que tienen el propsito comn de entender el universo, pero cuyas perspectivas culturales, sus talentos y sus hbitos de trabajo son muy diferentes. Los tericos tienden a entrar tarde y trabajar, asisten a extenuantes simposios en las islas griegas o en las montaas miras, toman vacaciones de verdad y estn en casa para sacar fuera la basura mucho ms a menudo. Suele inquietarlos el insomnio. Se dice que un terico fue muy preocupado al mdico del laboratorio: Doctor, tiene que ayudarme! Duermo bien toda la noche y las maanas no son malas; pero la tarde me la paso dando vueltas en la cama. Esta conducta da lugar a esa caracterizacin injusta, el oo de la clase de los tericos, por parafrasear el ttulo del famoso libro de Thorstein Veblen. Los experimentadores no vuelven nunca tarde a casa; no vuelven. Durante un periodo de trabajo intenso en el laboratorio, el mundo exterior se esfuma y la obsesin es total. Dormir quiere decir acurrucarse una hora en el suelo del acelerador. Un fsico terico puede pasarse toda la vida sin tener que afrontar el reto intelectual del trabajo experimental, sin experimentar ninguna de sus emociones y de sus peligros, la gra que pasa sobre las cabezas con una carga de diez toneladas, la placa de la calavera y los huesos, las seales que dicen PELIGRO RADIACTIVO. El nico riesgo que de verdad corre un terico es el de pincharse a s mismo con el lpiz cuando ataca a un gazapo que se ha colado en sus clculos. Mi actitud hacia los tericos es una mezcla de envidia y temor, pero tambin de respeto y afecto. Los tericos escriben todos los libros cientficos de divulgacin: Heinz Pagels, Frank Wilczek, Stephen Hawking, Richard Feynman y dems. Y por qu no? Tienen tanto tiempo libre. Los tericos suelen ser arrogantes. Durante mi reinado en el Fermilab hice una solemne advertencia contra la arrogancia a nuestro grupo terico. Al menos uno de ellos me tom en serio. Nunca olvidar la oracin que se oa salir de su despacho: Seor, perdname por el pecado de la arrogancia, y, Seor, por arrogancia entiendo lo siguiente ...$. Los tericos, como muchos otros cientficos, suelen competir con fiereza, absurdamente a veces. Pero algunos son personas serenas y estn por encima de las batallas en las que participan los meros mortales. Enrico Fermi es un ejemplo clsico. Al menos de puertas afuera, el gran fsico italiano nunca insinu siquiera que fuese importante competir. Cuando el fsico corriente habra dicho nosotros lo hicimos primero!, Fermi slo habra querido saber los detalles. Sin embargo, en una playa cerca del laboratorio de Brookhaven en Long Island, un da de verano, le ense a esculpir formas realistas en la arena hmeda; insisti inmediatamente en que compitisemos para ver quin hara el mejor desnudo yaciente. (Declino revelar los resultados de esa competicin aqu. Depende de si se es partidario de la escuela mediterrnea o de la escuela de la baha de Pelham de esculpir desnudos.) Una vez, en un congreso, me encontr en la cola del almuerzo justo detrs de Fermi. Sobrecogido por estar en presencia del gran hombre, le pregunt cul era w opinin acerca de unas pruebas observacionales sobre las que se nos acababa de hablar, relativas a la existencia de la partcula K-cero-dos. Me mir por un momento y me dijo: Joven, si pudiese recordar los nombres de esas partculas habra sido botnico. Esta historia la han contado muchos fsicos, pero el joven e impresionable investigador era yo. Los tericos pueden ser personas clidas, entusiastas, con quienes un experimentador ame conversar y aprender. He tenido la buena suerte de disfrutar de largas conversaciones con algunos de los tericos ms destacados de nuestros das: el difunto Richard Feynman, su colega del Cal Tech Murray Gell-Mann, el architejano Steven Weinberg y mi rival cmico Shelly Glashow. James Bjorken, Martinus Veltman, Mary Gaillard y T. D. Lee son otros grandes con quienes ha sido un gusto estar, de quienes aprender ha sido un placer y a quienes ha sido un gozo pellizcar. Una parte considerable de mis experimentos ha salido de los artculos de estos sabios y de mis discusiones con ellos. Hay tericos con los que se puede disfrutar mucho menos; empaa su brillantez una curiosa inseguridad, que quiz sea un eco de cmo vea Salieri al joven Mozart en la pelcula Amadeus: Por qu, Seor, has encerrado tan trascendente compositor en el cuerpo de un tonto de capirote?. Los tericos suelen llegar a su mxima altura a una edad temprana; los jugos creativos tienden a salir a borbotones muy pronto y empiezan a secarse pasados los quince aos, o eso parece. Han de saber lo justo; siendo jvenes, no han acumulado todava un bagaje intelectual intil. Ni que decir tiene que lo normal es que los tericos reciban una parte indebida del mrito de los descubrimientos. La secuencia que forman el terico, el experimentador y el descubrimiento se ha comparado alguna vez con la del granjero, el cerdo y la trufa. El granjero lleva al cerdo a un sitio donde podra haber trufas. El cerdo las busca diligentemente. Al final descubre una, y justo cuando est a punto de comrsela, el granjero se la quita delante de sus narices. Unos tipos que se quedan levantados hasta tarde En los siguientes captulos me acerco a la historia y el futuro de la materia vindola con los ojos de los descubridores e insistiendo espero que no desproporcionadamente en los experimentadores. Pienso en Galileo, jadeando hasta lo ms alto de la torre inclinada de Pisa y dejando caer dos pesos desiguales sobre un tablado de madera, a ver si oa dos impactos o uno. Pienso en Fermi y sus colegas, creando bajo el estadio de ftbol norteamericano de la Universidad de Chicago la primera reaccin en cadena sostenida. Cuando hablo de las penas y de los rigores de la vida de un cientfico, hablo de algo ms que de una angustia existencial. La Iglesia conden la obra de Galileo; madame Curie pag con su vida, vctima de una leucemia que contrajo por envenenamiento radiactivo. Se nos forman cataratas a demasiados. Ninguno dormimos lo suficiente. La mayor parte de lo que sabemos acerca del universo lo sabemos gracias a unos tipos (y seoras) que se quedan levantados hasta tarde por la noche. La historia del -tomo, claro est, incluye tambin a los tericos. Nos ayudan a atravesar lo que Steven Weinberg llama los oscuros tiempos entre las conquistas experimentales, conducindonos, como dice l, casi imperceptiblemente a cambios en nuestras creencias previas. Aunque ahora est desfasado, el libro de Weinberg Los tres primeros minutos fue una de los mejores exposiciones populares del nacimiento del universo. (Siempre he pensado que se vendi tan bien porque la gente crea que era un manual sexual.) Me centrar en las mediciones cruciales que hemos hecho de los tomos. Pero no se puede hablar de los datos sin tocar la teora. Qu significan todas esas mediciones? Eh, oh!, matemticas Vamos a tener que hablar un poco de las matemticas. Ni siquiera los experimentadores podran tirar adelante en la vida sin unos cuantos nmeros y ecuaciones. Eludir por completo las matemticas sera hacer el papeln de un antroplogo que eludiese estudiar el lenguaje de la cultura que se est investigando o el de un especialista en Shakespeare que no supiese ingls. Las matemticas son una parte tan inextricable del tejido de la ciencia de la fsica especialmente que despreciarlas significara excluir muy buena parte de la belleza, de la aptitud de expresin, del tocado ritual de la disciplina. Desde el punto de vista prctico, con las matemticas es ms fcil explicar el desarrollo de las ideas, el funcionamiento de los dispositivos, la urdimbre de todo. Os sale un nmero aqu, os sale el mismo nmero all: a lo mejor es que tienen algo que ver. Pero no os descorazonis. No voy a hacer clculos. Y al final no habr nada de matemticas. En un curso que impart para estudiantes de letras en la Universidad de Chicago (lo llam Mecnica cuntica para poetas), esquivaba el problema llamando la atencin hacia las matemticas y hablando de ellas sin en realidad practicarlas, Dios no lo permita, delante de toda la clase. Aun as, vi que en cuando aparecan smbolos abstractos en la pizarra se estimulaba automticamente el rgano que segrega el humor que pone vidriosos los ojos. Si, por ejemplo, escribo x = vt (lase equis igual a uve veces te), se oye un murmullo en el aula. No es que estos brillantes hijos de padres que pagan al ao 20.000 dlares de matrcula no sean capaces de vrselas con x = vt. Dadles nmeros para la x y la t y pedidles que calculen la v, y al 48 por 100 le saldr bien, el 15 por 100 se negar a responder (por consejo de sus abogados y el 5 por 100 responder presente. (S, ya s que no suma 100. Pero soy un experimentador, no un terico. Adems, los errores tontos le dan confianza a mi clase.) Lo que alucina a los estudiantes es que saben que voy a hablar de ellas: que les hablen de las matemticas les es nuevo y suscita una ansiedad extrema. Para ganarme de nuevo el respeto y el afecto de mis alumnos cambio inmediatamente a un tema ms familiar y placentero. Fijaos en esto:Imaginaos un marciano que quiera entender este diagrama y se quede mirndolo. Le corrern las lgrimas del ombligo. Pero el aficionado medio al ftbol norteamericano, con su bachillerato abandonado a la mitad, vocifera que eso es el "Blast" de la goal-line de los Redskins!. Es esta representacin de una fullback off-tackle run mucho ms simple que x = vt? En realidad es igual de abstracta y sin duda ms esotrica. La ecuacin x = vt funciona en cualquier lugar del universo. El juego de pocas yardas de los Redskins quiz les valga un touchdown en Detroit o en Bfalo, pero jams contra los Bears. As que pensad que las ecuaciones tienen un significado en el mundo real, lo mismo que los diagramas de las jugadas del ftbol norteamericano por complicados y poco elegantes que sean tienen un significado en el mundo real del estadio. La verdad es que no es tan importante manejar la ecuacin x = vt. Es ms importante el ser capaces de leerla, de entender que es un enunciado acerca del mundo donde vivimos. Entender x = vt es tener poder. Podris predecir el futuro y leer el pasado. Es a la vez el tablero de la ouija y la piedra Rosetta. Qu significa, pues? La x dice dnde est la cosa de que se trate. La cosa puede ser Harry que circula por la interestatal en su Porsche o un electrn que sale zumbando de un acelerador. Que sea x = 16 unidades, por ejemplo, quiere decir que Harry o el electrn se encuentran a 16 unidades del lugar al que llamemos cero. La v dice lo deprisa que Harry o el electrn se mueven: que, digamos, Harry va por ah a 130 kilmetros por hora o que el electrn se mueve perezosamente a un milln de metros por segundo. La t representa el tiempo que ha pasado desde que alguien grit vamos. Con esto podemos predecir dnde estar la cosa en cualquier momento, sea t = 3 segundos, 16 horas o 100.000 aos: Podemos decir tambin dnde estaba, sea t = 7 segundos (7 segundos antes de t = 0) o t = 1 milln de aos. En otras palabras, si Harry sale de tu garaje y conduce directamente hacia el este durante una hora a 130 kilmetros por hora, est claro que se encontrar 130 kilmetros al este de tu garaje una hora despus del vamos. Recprocamente, se puede tambin calcular dnde estaba Harry hace una hora (-1 hora), suponiendo que su velocidad siempre ha sido v y que v es conocida. Este supuesto es esencial, pues si a Harry le gusta empinar el codo puede que haya parado en Joe's Bar hace una hora. Richard Feynman presenta la sutileza de la ecuacin de otra forma. En su versin, un polica para a una mujer que lleva un coche monovolumen, mira por la ventanilla y le espeta a la conductora: No sabe que iba a 130 kilmetros por hora?. No sea ridculo le contesta la mujer, sal de casa hace slo quince minutos. Feyan, que crea haber dado con una introduccin bien humorada al clculo diferencial, se qued de una pieza cuando se le acus de ser sexista por contar una historia as, de modo que yo no la contar. El meollo de nuestra pequea excursin por la tierra de las matemticas es que las ecuaciones tienen soluciones y que stas pueden compararse con el mundo real de la medicin y la observacin. Si el resultado de esta confrontacin es positivo, la confianza que se tiene en la ley original crece. De vez en cuando veremos que las soluciones no siempre coinciden con la observacin y la medicin; en ese caso, tras las debidas comprobaciones y nuevas comprobaciones, la ley de la que sali la solucin se relega al cubo de la basura de la historia. Las soluciones de las ecuaciones que expresan una ley de la naturaleza son, en ocasiones, completamente inesperadas y raras, y por lo tanto ponen a la teora bajo sospecha. Si las observaciones subsiguientes muestran que pese a todo era correcta, nos alegramos. Sea cual sea el resultado, sabemos que tanto las verdades que abarcan el universo como las que se refieren a un circuito elctrico resonante o a las vibraciones de una viga de acero estructural se expresan en el lenguaje de las matemticas. El universo slo tiene unos segundos (1018) Otra cosa ms sobre los nmeros. Nuestro tema pasa a menudo del mundo de lo sumamente pequeo al de lo enorme. Por lo tanto, trataremos con nmeros que a menudo son muy, muy grandes o muy, muy pequeos. As que, en su mayora, los escribir empleando notacin cientfica. Por ejemplo, en vez de escribir un milln como 1.000.000, lo har de esta forma: 10 . Esto quiere decir 10 elevado a la sexta potencia, que es 1 seguido de seis ceros, lo que viene a ser el costo aproximado, en dlares, de la actividad del gobierno de los Estados Unidos durante veinte segundos. Aunque no se tenga la suerte de que el nmero grande empiece por 1, an podremos escribirlo con notacin cientfica. Por ejemplo, se escribe 5,5 x 10 . Con los nmeros minsculos, basta con insertar un signo menos. Una millonsima (1/1.000.000) se escribe de esta forma: 106, lo que quiere decir que el 1 est seis lugares a la derecha de la coma decimal, o 0,000.001. Lo importante es captar la escala de estos nmeros. Una de las desventajas de la notacin cientfica es que oculta la verdadera inmensidad de los nmeros (o su pequeez). El abanico de los tiempos de inters cientfico es mareante: 101 segundos es un guio, 106 segundos la vida de la partcula mun y 1023 segundos el tiempo que tarda un fotn, una partcula de luz, en atravesar el ncleo. Tened presente que ir subiendo potencia a potencia de diez multiplica lo que est en juego tremendamente. As, 10 segundos es igual a poco ms de cuatro meses y 10 es treinta aos; pero 10 es, burdamente, la edad del universo, el tiempo transcurrido desde el big bang. Los fsicos lo miden en segundos; nada ms que un montn de ellos. El tiempo no es la nica magnitud que va de lo inimaginablemente pequeo a lo interminable. La menor distancia que se tenga en cuenta hoy da en una medicin viene a ser unos 10 centmetros, lo que una cosa llamada el Z0 (zeta cero) viaja antes de partir de nuestro mundo. Los tericos a veces tratan de conceptos espaciales mucho menores; por ejemplo, cuando hablan de las supercuerdas, una teora de partculas muy en boga pero muy abstracta e hipottica, dicen que su tamao es de 105 centmetros, verdaderamente pequeo. En el otro extremo, la mayor distancia es el radio del universo observable, un poco por debajo de 10 centmetros. El cuento de las dos partculas y la ltima camiseta Cuando tena diez aos, cog el sarampin, y para levantarme el nimo mi padre me compr un libro de letra gruesa titulado La historia de la relatividad, de Albert Einstein y Leopold Infeld. Nunca olvidar el principio del libro de Einstein e Infield. Hablaba de historias de detectives, de que cada historia de detectives tiene un misterio, pistas y un detective. El detective intenta resolver el misterio echando mano de las pistas. En la historia que sigue hay esencialmente dos misterios. Ambos se manifiestan en forma de partculas. El primero es el desde hace mucho buscado -tomo, la partcula invisible e indivisible que Demcrito fue el primero en proponer. El -tomo est en el centro mismo de las cuestiones bsicas de la fsica de partculas. Llevamos 2.500 aos luchando por resolver este primer misterio. Hay miles de pistas, cada una descubierta con penosos esfuerzos. En los primeros captulos, veremos cmo intentaron nuestros predecesores componer el rompecabezas. Os sorprender ver cuntas ideas modernas se tenan ya en los siglos XVI y XVII, e incluso siglos antes de Cristo. Al final, volveremos al presente y daremos con un segundo misterio, puede que an mayor que el otro, el que representa la partcula que, segn creo, orquesta la sinfona csmica. Y veris a lo largo del discurrir del libro el parentesco natural entre un matemtico del siglo XVI que arrojaba pesos de una torre en Pisa y un fsico de partculas de ahora al que se le congelan los dedos en una cabaa de la glida pradera de Illinois barrida por el viento mientras comprueba los datos que manan de un acelerador enterrado bajo el suelo helado y que cuesta quinientos millones de dlares. Ambos se hacen las mismas preguntas: Cul es la estructura bsica de la materia? Cmo funciona el universo? Creca en el Bronx, y sola mirar a mi hermano mayor mientras jugaba durante horas con productos qumicos. Era un genio. Yo haca todos los trabajos de casa para que me dejara mirar sus experimentos. Hoy se dedica al negocio de las chucheras. Vende cosas del estilo de cojines ruidosos de broma, matrculas con tal o cual lema y camisetas con frases llamativas, de esas con las que la gente puede resumir su visin del mundo en un enunciado no ms largo que ancho es su pecho. La ciencia no debera tener un objetivo menos elevado. Mi ambicin es vivir para ver toda la fsica reducida a una frmula tan elegante y simple que quepa fcilmente en el dorso de una camiseta. Se han hecho progresos significativos a lo largo de los siglos en dar con la camiseta definitiva. Newton, por ejemplo, aport la gravedad, una fuerza que explica un sorprendente abanico de fenmenos dispares: las mareas, la cada de una manzana, las rbitas de los planetas y los cmulos de galaxias. La camiseta de Newton dice: F = ma. Luego, Michael Faraday y James Clerk Maxwell desvelaron el misterio del espectro electromagntico. Hallaron que la electricidad, el magnetismo, la luz solar, las ondas de radio y los rayos X eran manifestaciones de la misma fuerza. Cualquier buena librera universitaria os vender camisetas que llevan las ecuaciones de Maxwell. Hoy, muchas partculas despus, tenemos el modelo estndar, que reduce toda la realidad a una docena o as de partculas y cuatro fuerzas. El modelo estndar representa todos los datos que han salido de todos los aceleradores desde la torre inclinada de Pisa. Organiza las partculas llamadas quarks y leptones seis de cada en una elegante disposicin tabular. Se puede pintar un diagrama con el modelo estndar entero en una camiseta, pero no queda libre ni un hueco. Es una simplicidad que ha costado mucho, generada por un ejrcito de fsicos viajeros por un mismo camino. No obstante, la camiseta del modelo estndar engaa. Con sus doce partculas y cuatro fuerzas, es notablemente exacta. Pero tambin es incompleta y, de hecho, tiene incoherencias internas. Para que en la camiseta cupiesen sucintas excusas de esas incoherencias hara falta una talla extragrande, y an nos saldramos de la camiseta. Qu, o quin, se interpone en nuestro camino y estorba nuestra bsqueda de la camiseta perfecta? Esto nos devuelve a nuestro segundo misterio. Antes de que podamos completar la tarea que emprendieron los antiguos griegos, debemos considerar la posibilidad de que nuestra presa est poniendo pistas falsas para confundirnos. A veces, como un espa en una novela de John Le Carr, el experimentador debe preparar una trampa. Debe forzar al sospechoso a descubrirse a s mismo. El misterioso seor Higgs En estos momentos los fsicos de partculas andan tendiendo una trampa as. Estamos construyendo un tnel de 87 kilmetros de circunferencia, que contendr los tubos de haces gemelos del Supercolisionador Superconductor; con l esperamos atrapar a nuestro villano. Y qu villano! El mayor de todos los tiempos! Hay, creemos, una presencia espectral en el universo que nos impide conocer la verdadera naturaleza de la materia. Es como si algo, o alguien, quisiese impedirnos que consiguiramos el conocimiento definitivo. El nombre de esta barrera invisible que nos impide conocer la verdad es el campo de Higgs. Sus helados tentculos llegan a cada rincn del universo, y sus consecuencias cientficas y filosficas levantan gruesas ampollas en la piel de los fsicos. El campo de Higgs ejerce su magia negra por medio de una partcula de qu si no?-; se llama bosn de Higgs y es una razn primaria para construir el Supercolisionador. Slo el SSC tendr la energa necesaria para producirlo y detectarlo, o eso creemos. Hasta tal punto es el centro del estado actual de la fsica, tan crucial es para nuestro conocimiento final de la estructura de la materia y tan esquivo sin embargo, que le he puesto un apodo: la Partcula Divina. Por qu la Partcula Divina? Por dos razones. La primera, que el editor no nos dejara llamarla la Partcula Maldita Sea, aunque quiz fuese un ttulo ms apropiado, dada su villana naturaleza y el dao que est causando. Y la segunda, que hay cierta conexin, trada por los pelos, con otro libro, un libro mucho ms viejo. La torre y el acelerador Era la tierra toda de una sola lengua y de unas mismas palabras. En su marcha desde Oriente hallaron una llanura en la tierra de Senaar y se establecieron all. Dijronse unos a otros: vamos a hacer ladrillos y a cocerlos en el fuego. Y se sirvieron de los ladrillos como de piedra, y el betn les sirvi de cemento; y dijeron: vamos a edificarnos una ciudad y una torre, cuya cspide toque a los cielos y nos haga famosos, por si tenemos que dividirnos por la haz de la tierra. Baj Yav a ver la ciudad y la torre que estaban haciendo los hijos de los hombres, y se dijo: He aqu un pueblo uno, pues tienen todos una lengua sola. Se han propuesto esto, y nada les impedir llevarlo a cabo. Bajemos, pues, y confundamos su lengua, de modo que no se entiendan unos a otros. Y los dispers de all Yav por todo el haz de la tierra, y as cesaron de edificar la ciudad. Por eso se llam Babel, porque all confundi Yav la lengua de la tierra toda, y de all los dispers por el haz de toda la tierra. Gnesis, 11: 1-9 Una vez, hace miles de aos, mucho antes de que se escribieran esas palabras, la naturaleza slo hablaba una lengua. En todas partes la materia era la misma, bella en su elegante e incandescente simetra. Pero a lo largo de los eones se ha transformado, dispersa en muchas formas por el universo, para confusin de quienes vivimos en este planeta corriente que da vueltas alrededor de una estrella mediocre. Ha habido pocas en que la persecucin por la humanidad de un conocimiento racional del mundo progresaba con rapidez, las conquistas abundaban y los cientficos rebosaban optimismo. En otras pocas reinaba la mayor de las confusiones. Con frecuencia los periodos ms confusos, las pocas de crisis intelectual e incapacidad total de comprender, fueron los precursores de las conquistas iluminadoras que vendran. En las ltimas dcadas, no muchas, hemos pasado en la fsica de partculas por un periodo de tensin intelectual tan curiosa que la parbola de la torre de Babel parece venirle a cuento. Los fsicos de partculas han hecho la diseccin de las partes y procesos del universo con sus aceleradores gigantescos. En los ltimos tiempos han contribuido a la persecucin los astrnomos y los astrofsicos, que, hablando figuradamente, miran por sus telescopios gigantescos para rastrear los cielos y hallar las chispas y cenizas residuales de una explosin catastrfica que, estn convencidos, ocurri hace quince mil millones de aos y a la que llaman big bang. Aqullos y stos han estado progresando hacia un modelo simple, coherente, omnicomprensivo que lo explique todo: la estructura de la materia y la energa, el comportamiento de las fuerzas en entornos que lo mismo corresponden a los primeros momentos del universo nio, con su temperatura y densidad exorbitantes, que al mundo hasta cierto punto fro y vaco en que vivimos hoy. Nos iban saliendo las cosas muy bien, quiz demasiado bien, cuando nos topamos con una rareza, una fuerza que pareca adversa actuando en el universo. Algo que parece brotar del espacio que todo lo llena y donde nuestros planetas, estrellas y galaxias estn inmersos. Algo que todava no podemos detectar y que, cabra decir, ha sido plantado ah para ponernos a prueba y confundirnos. Nos estamos acercando demasiado? Hay un Gran Mago de Oz nervioso que deprisa y corriendo va cambiando el registro arqueolgico? La cuestin es si los fsicos quedarn confundidos por este rompecabezas o si, al contrario que los infelices babilonios, construirn la torre y, como deca Einstein, conocern el pensamiento de Dios. Era la tierra toda de muchas lenguas y de muchas palabras. En su marcha desde Oriente hallaron una llanura en la tierra de Waxahachie y se establecieron all. Dijronse unos a otros: vamos a construir un Colisionador Gigante, cuyas colisiones lleguen hasta el principio del tiempo. Y se sirvieron de los imanes superconductores para curvar, y los protones les sirvieron para machacar. Baj Yav a ver el acelerador que estaban haciendo los hijos de los hombres, y se dijo: He aqu un pueblo que est sacando de la confusin lo que yo confund. el Seor suspir y dijo: Bajemos, pues, y dmosles la Partcula Divina, de modo que puedan ver cun bello es el universo que he hecho. El Novsimo Testamento, 11:1El primer fsico de partculasPareca sorprendido.Habis encontrado un cuchillo que puede cortar hasta que slo quede un tomo? dijo. En ee pueblo?Afirm con la cabeza.Ahora mismo estamos sentados encima del nervio principal dije.Con disculpas a Hunter S. ThompsonCualquiera puede entrar en coche (o caminando o en bicicleta) en el Fermilab, aunque sea el laboratorio cientfico ms complejo del mundo. La mayora de las instalaciones federales preservan beligerantemente su privacidad. Pero el negocio del Fermilab es descubrir secretos, no guardarlos. Durante los radicales aos sesenta la Comisin de Energa Atmica, la AEC, le dijo a Robert R. Wilson, mi predecesor y el director del laboratorio que a la vez fue su fundador, que idease un plan para manejar a los estudiantes activistas en el caso de que llegaran a las puertas del Fermilab. El plan de Wilson era simple. Le dijo a la AEC que recibira a los estudiantes solo, con un arma nada ms: una clase de fsica. Sera tan letal, asegur a la comisin, que dispersara hasta a los ms bravos cabecillas. Hasta el da de hoy, los directores del laboratorio tienen a mano una clase, por si hubiese una emergencia. Roguemos que nunca tengamos que recurrir a ella. El Fermilab ocupa cerca de 30 kilmetros cuadrados de campos de cereales reconvertidos, unos ocho kilmetros al este de Batavia, Illinois, y a alrededor de una hora de volante al oeste de Chicago. En la entrada a los terrenos por la Pine Street hay una gigantesca estatua de acero de Robert Wilson, quien, adems de haber sido el primer director del Fermilab, fue en muy buena medida el responsable de su construccin, un triunfo artstico, arquitectnico y cientfico. La escultura, titulada Simetra rota, consiste en tres arcos que se curvan hacia arriba, como si fueran a cortarse en un punto a ms de quince metros del suelo. No lo hacen, al menos no limpiamente. Los tres brazos se tocan, pero casi al azar, como si los hubieran construido diferentes contratistas que no se hablasen entre s. La escultura tiene el aire de un ay por que sea as, en lo que no es muy distinta de nuestro universo. Si se camina a su alrededor, la enorme obra de acero aparece desde cada ngulo desapaciblemente asimtrica. Pero si uno se tumba de espaldas justo debajo de ella y mira hacia arriba, disfrutar del nico punto privilegiado desde el que la escultura es simtrica. La obra de arte de Wilson casa de maravilla con el Fermilab, pues all el trabajo de los fsicos consiste en buscar las pistas de lo que sospechan es una simetra oculta en un universo de apariencia muy asimtrica.Cuando uno se adentra en los terrenos se cruza con la estructura ms prominente del lugar. El Wilson Hall, el edificio de diecisis plantas del laboratorio central del Fermilab, se eleva de un suelo de lo ms llano, un poco como unas manos orantes dibujadas por Durero. El edificio est inspirado en una catedral francesa que Wilson visit, la de Beauvais, empezada en el ao 1225. La catedral de Beauvais tiene dos, torres separadas por un presbiterio. El Wilson Hall, concluido en 1972, consta de dos torres gemelas (las dos manos en oracin) unidas por galeras a distintas alturas y uno de los mayores atrios del mundo. El rascacielos tiene a la entrada un estaque donde se refleja, con un alto obelisco en uno de sus extremos. El obelisco, con el que terminaron las contribuciones artsticas de Wilson al laboratorio, se conoce como la ltima Construcn de Wilson. El Wilson Hall roza la raison d'tre del laboratorio: el acelerador de partculas. Enterrado unos nueve metros bajo la pradera, un tubo de acero inoxidable de unos pocos centmetros de dimetro describe un crculo de alrededor de seis kilmetros y medio de longitud a travs de un millar de imanes superconductores que guan a los protones por un camino circular. El acelerador se llena de colisiones y de calor. Los protones corren por este anillo a velocidades cercanas a la de la luz hasta aniquilarse al chocar frontalmente contra sus hermanos los antiprotones. Estas colisiones generan momentneamente temperaturas de unos diez mil billones (1016) de grados sobre el cero absoluto, muchsimo mayores que las del ncleo del Sol o la furiosa explosin de una supernova. Los cientficos tienen aqu ms derecho a llamarse viajeros del tiempo que esos que vemos en las pelculas de ciencia ficcin. La ltima vez que semejantes temperaturas fueron naturales haba pasado slo una nfima fraccin de segundo tras el big bang, el nacimiento del universo. Aunque es subterrneo, cabe discernir fcilmente el acelerador desde arriba gracias al talud de tierra de unos seis metros de altura que se alza en el suelo por encina del anillo. (Imaginad una rosquilla muy fina de ms de seis kilmetros de circunferencia.) Mucha gente supone que el propsito del talud es absorber la radiacin del acelerador, pero si existe es, en realidad, porque Wilson era un tipo inclinado a la esttica. Una vez terminada la construccin del acelerador se qued muy frustrado porque no poda distinguir dnde estaba. As que cuando los trabajadores cavaron los hoyos de los estanques de refrigeracin dispuestos alrededor del acelerador, hizo que apilasen la tierra de modo que formara ese inmenso crculo. Para resaltarlo, construy un canal de unos tres metros de ancho que lo rodea e instal unas bombas mviles que lanzan surtidores de agua al aire. El canal, adems de su efecto visual, tiene una funcin: lleva el agua refrigerante del acelerador. Es extraa la belleza del conjunto. En las fotos de satlites tomadas a unos 500 kilmetros sobre el suelo, el talud y el canal que desde esa altura parecen un crculo perfecto son la caracterstica ms ntida del paisaje del norte de Illinois. Las 267 ha de tierra, ms de dos kilmetros y medio cuadrados que encierra el anillo del acelerador, albergan una curiosa recuperacin del pasado. El laboratorio est restaurando la pradera dentro del anillo. Se ha replantado buena parte de la hierba alta de la pradera original, casi extinguida por las hierbas europeas durante los ltimos doscientos aos, gracias a varios cientos de voluntarios que han ido recogiendo semillas de los restos de pradera que quedan en el rea de Chicago. Cisnes trompeteros y gansos y grullas canadienses viven en las lagunas someras que salpican el interior del anillo. Al otro lado de la carretera, al norte del anillo principal, hay otro proyecto de restauracin: un pasto donde rumia una manada de cien bfalos. La manada se compone de animales trados de Colorado y Dakota del Sur y de unos pocos de la propia Illinois, si bien los bfalos no han medrado en el rea de Batavia desde hace ochocientos aos. Antes de esa fecha abundaban las manadas donde hoy rumian los fsicos. Los arquelogos nos dicen que la caza del bfalo sobre los terrenos que ahora ocupa el Fermilab se remonta a hace nueve mil aos, como demuestra la cantidad de cabezas de flecha encontradas en la regin. Parece que una tribu de norteamericanos nativos, que viva junto al cercano ro Fox, envi durante siglos a sus cazadores a lo que ahora es el Fermilab; acampaban all, cazaban sus piezas y volvan con ellas al asentamiento del ro. Hay a quienes los bfalos de hoy les dejan un tanto preocupados. Una vez, mientras yo promova el laboratorio en el programa de Phil Donahue, una seora que viva cerca de la instalacin telefone. El doctor Lederman hace que el laboratorio parezca bastante inofensivo se quejaba. Si es as, por qu tienen todos esos bfalos? Todos sabemos que son sumamente sensibles al material radiactivo. Crea que los bfalos eran como los canarios de las minas, slo que preparados para detectar radiactividad en vez de gas. Me imagino que se figuraba que yo no le quitaba ojo a la manada desde mi oficina del rascacielos, listo para salir corriendo hacia el aparcamiento en cuanto uno hincase la rodilla. La verdad es que los bfalos, bfalos son. Un contador Geiger es un detector de radiactividad mucho mejor y no come tanta hierba. Conducid hacia el este por Pine Street, alejndoos del Wilson Hall, y llegaris a varias instalaciones importantes ms, entre ellas la del detector del colisionador (el CDF), que se ha diseado para sacar el mayor partido de nuestros descubrimientos de la materia, y el recientemente construido Centro de Ordenadores Richard P. Feynman, cuyo nombre le viene del gran terico del Cal Tech que muri hace slo unos pocos aos. Seguid conduciendo; acabaris llegando a Eola Road. Girad a la derecha y tirad adelante durante un kilmetro y pico o as, y veris a la izquierda una casa de campo de hace ciento cincuenta aos, Ah viv yo mientras fui el director: en el 137 de Eola Road. No son las seas oficiales. Es slo el nmero que decid ponerle a la casa. Fue Richard Feynman, precisamente, quien sugiri que todos los fsicos pusiesen un cartel en sus despachos o en sus casas que les recordara cunto es lo que no sabemos. En el cartel no pondra nada ms que esto: 137. Ciento treinta y siete es el inverso de algo que lleva el nombre de constante de estructura fina. Este nmero guarda relacin con la probabilidad de que un electrn emita o absorba un fotn. La constante de estructura fina responde tambin al nombre de alfa, y sale de dividir el cuadrado de la carga del electrn por el producto de la velocidad de la luz y la constante de Planck. Tanta palabra no significa otra cosa sino que ese solo nmero, 137, encierra los meollos del electromagnetismo (el electrn), la relatividad (la velocidad de la luz) y la teora cuntica (la constante de Planck). Menos perturbador sera que la relacin entre todos estos importantes conceptos hubiera resultado ser un uno o un tres o quizs un mltiplo de pi. Pero 137? Lo ms notable de este notable nmero es su adimensionalidad. La velocidad de la luz es de unos kilmetros por segundo. Abraham Lincoln meda 1,98 metros. La mayora de los nmeros vienen con dimensiones. Pero resulta que cuando uno combina las magnitudes que componen alfa, se borran todas las unidades! El 137 est solo: se exhibe desnudo a donde va. Esto quiere decir que a los cientficos de Marte, o a los del decimocuarto planeta de la estrella Sirio, aunque usen Dios sabe qu unidades para la carga y la velocidad y qu versin de la constante de Planck, tambin les saldr 137. Es un nmero puro. Los fsicos se han devanado los sesos con el 137 durante los ltimos cincuenta aos. Werner Heisenberg proclam una vez que todas las fuentes de perplejidad que hay en la mecnica cuntica se secaran en cuanto el 137 se explicase definitivamente. Les digo a mis alumnos de carrera que, si alguna vez se encuentran en un aprieto en una gran ciudad de cualquier parte del mundo, escriban 137 en un cartel y lo levanten en la esquina de unas calles concurridas. Al final, un fsico acabar por ver que estn en apuros y vendr en su ayuda. (Que yo sepa, nadie ha puesto esto en prctica, pero debera funcionar.) Una de las historias maravillosas (pero no verificadas) que en el mundillo de la fsica se cuentan destaca la importancia del 137 y a la vez ilustra la arrogancia de los tericos. Segn este cuento, un notable fsico matemtico austriaco, y suizo por eleccin, Wolfgang Pauli, fue, se nos asegura, al cielo, y, por su eminencia como fsico, se le concedi una audiencia con Dios. Pauli, se te permite una pregunta. Qu quieres saber? Pauli hizo inmediatamente la pregunta que en vano se haba esforzado en responder durante los ltimos diez aos de su vida: Por qu es alfa igual a uno partido por ento treinta y siete?. Dios sonri, cogi la tiza y se puso a escribir ecuaciones en la pizarra. Tras unos cuantos minutos, l se volvi a Pauli, que haca aspavientos. Das istfalsch! [Eso es un cuento chino!] Tambin se cuenta una historia verdadera una historia verificable que pas aqu en la Tierra. Lo cierto es que a Pauli le obsesionaba el 137, y se tir incontables horas ponderando su significado. Cuando su asistente le visit en la habitacin del hospital donde se le ingres para la operacin que le sera fatal, el terico le pidi que se fijara cuando saliese en el nmero de la puerta. Era el 137. Ah viva yo: en el 137 de Eola Road. Tarde por la noche con Lederman Una noche, un fin de semana-volva a casa tras una cena en Batavia, conduje por los terrenos del laboratorio. En la Eola Road hay varios sitios desde los que se puede ver el edificio central elevndose en el cielo de la pradera. El domingo, a las once y media de la noche, el Wilson Hall da testimonio de lo intenso que es el sentimiento que mueve a los fsicos a desvelar los misterios an no resueltos del universo. Haba luces encendidas arriba y abajo por los diecisis pisos de las torres gemelas, cada uno con su cupo de investigadores de ojos cansados en pos de eliminar las pegas de sus impenetrables teoras sobre la materia y la energa. Por fortuna, pude volver a casa y meterme en la cama. Como director del laboratorio, mis obligaciones del turno de noche se haban reducido drsticamente. Poda dormir y dejar los problemas para la maana siguiente en vez de pasarme la noche trabajando en ellos. Me senta feliz esa noche por dormir en una cama de verdad en vez de tirado en el suelo del acelerador, a la espera de que salieran los datos. Sin embargo, no paraba de dar vueltas, preocupado con los quarks, con Gina, con los leptones, con Sophia... Finalmente, me puse a contar ovejas para sacarme la fsica de la cabeza: ... 134, 135, 136, 137.. De pronto salt de la cama; una sensacin de urgencia me empujaba fuera de casa. Saqu la bicicleta del granero, y en pijama todava, cayndoseme las medallas de las solapas mientras pedaleaba avanc con penosa lentitud hacia el edificio del detector del colisionador. Fue frustrante. Saba que tena que atender a un negocio muy importante, pero es que no poda hacer que la bicicleta se moviera ms deprisa. Entonces me acord de lo que me haba dicho un psiclogo haca poco: que hay un tipo de sueo, al que llaman lcido, en el que quien suea sabe que suea. Y en cuanto lo sabes, me dijo el psiclogo, puedes hacer, dentro del sueo, lo que quieras. El primer paso es dar con una pista de que no ests en la vida real sino soando. Fue fcil. Saba condenadamente bien que era un sueo por la cursiva. Odio la cursiva. Cuesta demasiado leerla. Tom el control de mi sueo. Fuera la cursiva!, grit. Vale. Esto est mejor. Puse el plato grande y pedale a la velocidad de la luz (uno puede hacer cualquier cosa en un sueo, no?) hacia el CDF. Ay, demasiado deprisa: haba dado ocho vueltas a la Tierra y vuelto a casa. Cambi a un plato ms pequeo y pedale a doscientos agradables kilmetros por hora hacia el edificio. Hasta las tres de la maana el aparcamiento estaba muy lleno; en los laboratorios de aceleradores los protones no paran cuando se hace de noche. Silbando una cancioncilla fantasmal entr en el edificio del detector. El CDF es una especie de hangar industrial, donde todo est pintado de azul y naranja brillante. Las oficinas y las salas de ordenadores y de control estn a lo largo de una de las paredes; el resto del edificio es un espacio abierto, concebido para albergar el detector, un instrumento de tres pisos de alto y 500.000 toneladas de peso. A unos doscientos fsicos y el mismo nmero de ingenieros les llev ms de ocho aos montar este particular reloj suizo de 500.000 arrobas. El detector es polcromo, de diseo radial: sus componentes se extienden simtricamente a partir de un pequeo agujero en el centro. El detector es la joya de la corona del laboratorio. Sin l, no podramos ver qu pasa en el tubo del acelerador, ni qu atraviesa el centro del ncleo del detector. Lo que pasa es que, en el puro centro del detector, se producen las colisiones frontales de los protones y los antiprotones. Las piezas radiales de los elementos del detector vienen ms o menos a concordar con el surtidor radial de los cientos de partculas que se producen en la colisin. El detector se mueve por unos rales gracias a los cuales puede sacarse este enorme aparato del tnel del acelerador al piso de ensamblaje para su mantenimiento peridico. Solemos programarlo para los meses de verano, cuando las tarifas elctricas son ms altas (si el recibo de la luz pasa de los diez millones de dlares al ao, uno hace lo que puede para recortar los costes). Esa noche el detector estaba conectado. Se le haba devuelto al tnel, y el pasadizo hacia la sala de mantenimiento estaba sellado con una puerta de acero de tres metros de grueso que bloquea la radiacin. El acelerador se ha diseado de tal forma que los protones y los antiprotones choquen (en su mayora) en la seccin del conducto que pasa por el detector (la regin de colisin). La tarea del detector, claro est, es detectar y catalogar los productos de las colisiones frontales entre los protones y los p-barra (los antiprotones). En pijama todava, me encamin a la segunda sala de control, donde se registran continuamente los hallazgos del detector. La sala estaba tranquila, tal y como rabia esperar de la hora que era. No deambulaban por el edificio soldadores o trabajadores del tipo que fuese haciendo reparaciones y otras operaciones de mantenimiento, lo que en el turno de da es corriente. Como es usual, las luces de la sala de control eran tenues, para ver y leer mejor el caracterstico resplandor azulado de las docenas de monitores de ordenador. Los ordenadores de la sala de control del CDF eran Macintosh, los mismos microordenadores que podrais comprar para llevar vuestras cuentas o jugar al Cosmic Ozmo. Reciben la informacin de un inmenso ordenador hecho en casa que funciona en tndem con el detector a fin de poner orden en los residuos dejados por la colisin de los protones y los antiprotones. Ese ordenador hecho en casa es en realidad un depurado sistema de adquisicin de datos, o DAQ, diseado por algunos de los cientficos ms brillantes de las quince universidades, ms o menos, de todo el mundo que colaboraron en la construccin del monstruo CDF. El DAQ se programa para que decida cules de las cientos o miles de colisiones que ocurren cada segundo son lo suficientemente interesantes o importantes para que se las analice y grabe en la cinta magntica. Los Macintosh controlan la gran variedad de subsistemas que recogen los datos. Di un vistazo a la sala, y me fui fijando en las numerosas tazas de caf vacas y en el pequeo grupo de fsicos jvenes, a la vez hiperexcitados y exhaustos, el resultado de demasiada cafena y demasiadas horas de turno. A esta hora slo se encuentra uno estudiantes graduados y jvenes investigadores posdoctorales (los que acaban de sacar el doctorado), que carecen de la suficiente veterana para que les toque un turno decente. Era notable el nmero de mujeres jvenes, un bien raro en la mayora de los laboratorios de fsica. El agresivo reclutamiento del CDF ha rendido sus beneficios, para placer y provecho del grupo. All en la esquina se sentaba un hombre que no encajaba en absoluto en el cuadro. Era delgado, la barba desastrada, No es que pareciese muy diferente a los otros investigadores, pero, no s cmo, me di cuenta de que no era miembro del equipo. Puede que fuese por la toga. Tena la vista puesta en un Macintosh y una risa floja. Imaginaos, rindose en la sala de control del CDF! En uno de los mayores experimentos que la ciencia haya concebido! Cre que lo mejor era que pusiese las cosas en su sitio. LEDERMAN: Perdneme. Es usted el nuevo matemtico que se supona nos iban a mandar de la Universidad de Chicago? El TIPO DE LA TOGA: Ese es mi oficio, la ciudad no. El nombre es Demcrito. Vengo de Abdera, no de Chicago. Me llaman el Filsofo que Re. LEDERMAN: Abdera? DEMCRITO: Localidad de Tracia, en Grecia propiamente dicha. LEDERMAN: No recuerdo haber llamado a nadie de Tracia. No nos hace falta un filsofo que re. En el Fermilab soy yo quien cuenta todos los chistes. DEMCRITO: S, he odo hablar del Director que Re. No se preocupe. Dudo que me quede aqu mucho tiempo; no, por lo menos, habida cuenta de lo que he visto hasta ahora. LEDERMAN: Entonces, por qu est usted ocupando un sitio en la sala de control? DEMCRITO: Busco algo. Algo muy pequeo. LEDERMAN: Ha venido al lugar apropiado. Lo pequeo es nuestra especialidad. DEMCRITO: Eso me han dicho. Llevo buscndolo veinticuatro siglos. LEDERMAN: Ah, usted es ese Demcrito! DEMCRITO: Conoce a otro? LEDERMAN: Ya s. Usted es como el ngel Clarence en Qu bello es vivir, enviado aqu para decirme que no me suicide. La verdad es que estaba pensando en cortarme las muecas. No somos capaces de encontrar el quark top. DEMCRITO: Suicidarse! Me recuerda a Scrates. No, no soy un ngel. El concepto ese de inmortalidad apareci una vez muerto yo; lo hizo popular el cabeza hueca de Platn. LEDERMAN: Pero, si no es inmortal, cmo puede estar aqu? Usted muri hace ms de dos mil aos. DEMCRITO: Hay ms cosas en la tierra y en el cielo, Horacio, de las que se suean en tu filosofa. LEDERMAN: Me resulta familiar. DEMCRITO: Lo he cogido de uno que conoc en el siglo XVI. Pero, por responder a su pregunta, hago lo que llamis un viaje por el tiempo. LEDERMAN: Un viaje por el tiempo? Descubristeis los viajes por el tiempo en el siglo V a.C.? DEMCRITO: El tiempo es una masa de pan. Va hacia adelante, va hacia atrs. Uno se monta en l y se baja, como vuestros surfistas de California. Cuesta hacerse una idea. Caray, si hasta hemos enviado a algunos de nuestros licenciados a vuestra era. Uno, Stephenius Hawking, ha armado todo un revuelo, he odo decir. Se especializ a tiempo. Le enseamos todo lo que sabe. LEDERMAN: Por qu no public usted su descubrimiento? DEMCRITO: Publicar? Escrib sesenta y siete libros y habra vendido montaas, pero el editor se neg a hacerles campaas de publicidad. Casi todo lo que sabis de m lo sabis gracias a los escritos de Aristteles. Pero djeme que le ponga un poco al tanto. Viaj. Chico, ya creo que viaj! Cubr ms territorio que cualquier otro hombre de mi tiempo, haciendo las ms amplias investigaciones, y vi ms climas y pases, y escuch a ms hombres famosos. LEDERMAN: Pero Platn no poda ni verle. Es verdad que a l le gustaban tan poco las ideas de usted que quiso que quemaran todos sus libros? DEMCRITO: S, y esa cabra loca vieja y supersticiosa casi lo consigui. Y luego ese fuego de Alejandra quem, literalmente, mi reputacin. Por eso los llamados modernos sabis tan poco de la manipulacin del tiempo. Ahora no oigo hablar nada ms que de Newton, Einstein. LEDERMAN: Entonces, a qu viene esta visita a Batavia en los aos noventa? DEMCRITO: Slo quiero comprobar una de mis ideas, una que, por desgracia, mis compatriotas abandonaron. LEDERMAN: Apuesto a que se refiere al tomo, al atomos. DEMCRITO: S, el -tomo, la partcula ltima, indivisible e invisible. El ladrillo con el que se hace la naturaleza. He ido saltando por el tiempo adelante para ver hasta qu punto se ha refinado mi teora. LEDERMAN: Y su teora era. DEMCRITO: Ya me est hartando, joven! Sabe muy bien cules son mis creencias. No se olvide: he estado brincando de siglo en siglo, decenio a decenio. S muy bien que los qumicos del siglo XIX y los fsicos del XX han estado dndoles vueltas a mis ideas. No me interprete mal; hicisteis bien. Si Platn hubiese sido tan sabio. LEDERMAN: Slo quera orlo dicho con sus propias palabras. Conocemos su obra ms que nada por los escritos de otros. DEMCRITO: Muy bien. Vamos all por ensima vez. Si sueno aburrido es porque hace poco le expliqu todo esto con detalle a ese tal Oppenheimer. Por favor, no me interrumpa con tediosas lucubraciones sobre los paralelismos entre la fsica y el hinduismo. LEDERMAN: Le gustara or mi teora sobre el papel de la comida china en la violacin de la simetra especular? Es tan vlida como decir que el mundo est hecho de aire, tierra, fuego y agua. DEMCRITO: Por qu no se queda quietecito y me deja empezar por el principio? Sintese cerca del Macintosh, o como se llame, y preste atencin. Para que entienda mi obra, y la de todos nosotros los atomistas, hemos de remontarnos a hace dos mil seiscientos aos. Tenemos que empezar doscientos aos antes de que yo naciese, con Tales. Vivi alrededor del 600 a.C. en Mileto, una ciudad provinciana de Jonia, la tierra que llamis ahora Turqua. LEDERMAN: Tales tambin era filsofo, no? DEMCRITO: Y qu filsofo! El primer filsofiego. Pero la verdad es que los filsofos de la Grecia presocrtica saban muchas cosas. Tales era un matemtico y un astrnomo consumado. Perfeccion su formacin en Egipto y Mesopotmia. Sabe que predijo un eclipse de Sol que hubo al final de la guerra entre lidios y medas? Realiz uno de los primeros almanaques tengo entendido que hoy les dejis esta tarea a los campesinos y ense a nuestros marinos a llevar un barco por la noche guindose por la constelacin de la Osa Menor. Fue adems un consejero poltico, un avispado hombre de negocios y un buen ingeniero. A los filsofos de la Grecia arcaica se les respetaba no slo por el hermoso laborar de sus mentes, sino tambin por sus talentos prcticos, o su ciencia aplicada, como dirais vosotros. Hay alguna diferencia con los fsicos de hoy? LEDERMAN: De vez en cuando hemos sabido hacer algo til. Pero lamento decir que nuestros logros suelen estar muy enfocados en un punto concreto, y entre nosotros hay muy pocos que sepan griego. DEMCRITO: Entonces es una suerte para usted que yo hable en ingls, a que s? Sea como sea, Tales, como yo mismo, se haca una pregunta bsica: De qu est hecho el mundo, y cmo funciona?. nuestro alrededor vemos lo que parece un caos. Brotan las flores, y mueren. Las inundaciones destruyen la tierra. Los lagos se convierten en desiertos. Los meteoritos caen del cielo. Los tornados salen no se sabe de dnde. De tiempo en tiempo estalla una monta