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Bajo el signo de la simetr�a y la belleza se ha concedido este a�o el Premio Nobel de F�sica a tres te�ricos de part�culas, Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa. Y tambi�n bajo la interrogante e inquietante sombra de una omisi�n.

�Qu� es una simetr�a? Una transformaci�n que deja algo igual o equivalente al original. Por ejemplo, los dos lados de una cara son geom�tricamente sim�tricos. El n�mero 8 es sim�trico bajo reflexi�n en un espejo: su imagen y la reflejada son id�nticas. Si se gira 60 grados un copo de nieve, parecer� exactamente igual que antes del giro.

A veces las simetr�as no son evidentes, est�n escondidas. Un ejemplo es el de una pelota en la cima de una colina. Est� en un estado claramente sim�trico respecto a las posibles direcciones de ca�da. Pero la menor perturbaci�n la har� rodar, y si cuando la encontramos ya est� abajo, quiz�s no nos demos cuenta de que todas las direcciones son equivalentes.

Bajo el aparente caos y arbitrariedad de la naturaleza, se esconden tambi�n simetr�as. Sencillas y fascinantes simetr�as que rigen las fuerzas del cosmos al nivel m�s fundamental. No necesariamente saltan a la vista. Nambu se dio cuenta de que algunas fuerzas que act�an sobre las part�culas elementales podr�an obedecer a simetr�as exactas, pero ocultas: bellas simetr�as escondidas que se conocen por el inapropiado nombre de espont�neamente rotas.

Nambu ide� un mecanismo de ocultaci�n de simetr�as que ha resultado esencial en el entendimiento del microcosmos, y m�s concretamente en la construcci�n del Modelo Est�ndar de f�sica de part�culas. Su aplicaci�n m�s impactante permite que las part�culas portadoras de fuerzas puedan tener masas muy diferentes y, sin embargo, ser equivalentes e intercambiables gracias a la simetr�a exacta subyacente. Las diferencias de masa sencillamente eclipsan la simetr�a. Por ejemplo, las fuerzas electromagn�tica y d�bil (cuya vertiente m�s conocida es la radiactividad) han sido identificadas como debidas al mismo fen�meno de base, a la misma simetr�a, a pesar de que sus respectivas part�culas portadoras tienen masas muy diferentes y, por tanto, alcance muy diferente.

Tambi�n la popular part�cula de Higgs, esencial en el origen de la masa de todo lo visible y objetivo del acelerador LHC del CERN (Laboratorio Europeo de F�sica de Part�culas, junto a Ginebra), basa su esperada existencia en una aplicaci�n del mecanismo premiado.

Nambu, japon�s nacionalizado estadounidense, ha hecho otras contribuciones espectaculares a la f�sica te�rica. Sobresale como una figura de inmensa talla cient�fica y es el suyo un Premio Nobel indiscutible y pendiente desde hace muchos a�os.

La otra mitad del premio se�ala los soberbios trabajos de los cient�ficos japoneses Kobayashi y Maskawa sobre otra fascinante simetr�a, �sta rota de verdad, que relaciona materia con antimateria y se apoya en la existencia de una tercera familia de part�culas elementales. Toda la materia del universo visible est� hecha de un peque�o kit b�sico de part�culas-Lego, dos de las cuales son quarks. A ese kit b�sico se le llama primera familia. Sin embargo, en colisiones de alta energ�a se producen dos r�plicas m�s pesadas de ese kit.

Kobayashi y Maskawa fueron quienes propusieron la existencia de la tercera familia r�plica, luego confirmada experimentalmente. Adem�s, se�alaron que con tres familias en el seno del Modelo Est�ndar se pod�a violar una cierta simetr�a llamada CP. CP relaciona materia con antimateria, o si se prefiere cada part�cula con su antipart�cula.

Materia y antimateria se comportan casi igual, pero no del todo. Una part�cula y su antipart�cula tienen la misma masa pero carga opuesta. Obviamente, el mundo que nos rodea est� hecho de materia, no de antimateria, y fue pues muy bienvenido el que la teor�a que pretende explicar las interacciones b�sicas reflejara esa asimetr�a ya a nivel microsc�pico, en su mismo esqueleto.

Los experimentos realizados en laboratorio sobre violaci�n de CP confirman el mecanismo premiado. Lo que sin embargo no ha explicado ese mecanismo es la asimetr�a materia-antimateria observada en el mundo macrosc�pico, es decir, c�mo es que no hay traza alguna de antimateria tras la evoluci�n cosmol�gica del universo posterior al Big Bang, cuando tanto en rayos c�smicos como en nuestros laboratorios producimos con facilidad tanta antimateria como materia. Es �ste uno de los grandes misterios cient�ficos que aguardan resoluci�n. El trabajo de Kobayashi y Maskawa, aunque no lo explica, sirve de gu�a en tal b�squeda.

Todo ello est� muy bien... si no fuera porque el mecanismo se conoce en la comunidad cient�fica por mecanismo CKM, acr�nimo de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa. Al conocerse la noticia del Nobel para Kobayashi y Maskawa, la reacci�n t�pica de los colegas ha sido "Ah, �qu� bien! �qu� bien!... pero [mirada perpleja]... �y Cabibbo?".

Nicola Cabibbo es un gran f�sico italiano al que se atribuye la paternidad �ltima del mecanismo. All� por los a�os sesenta reinaba el caos en el entendimiento de las desintegraciones de muchas part�culas. El tiempo y los productos de desintegraci�n variaban mucho y de modo extra�o. En medio de aquel marasmo, Cabibbo supo ver una incre�ble regularidad: que actuaba una �nica fuerza, la d�bil o radiactiva, y por tanto una �nica intensidad, pero los quarks s�lo participaban combinados en mezclas particulares, en c�cteles de quarks de masas diferentes. Hab�a nacido el concepto de mezcla de familias.

Kobayashi y Maskawa sencillamente generalizaron esa idea de mezcla de Cabibbo de dos a tres familias: la tercera tiene que mezclarse con las otras dos para que haya violaci�n de CP. As� pues, aun celebrando la muy acertada atribuci�n del Premio Nobel a Kobayashi y Maskawa, hay una triste perplejidad por la omisi�n de Cabibbo. Se dir�a que tambi�n algo de asimetr�a parece haber permeado esta elecci�n.

El comit� Nobel ha significado, pues, este a�o trabajos te�ricos fundamentales para identificar las simetr�as, exactas o rotas, que describen el orden escondido de la naturaleza. Ellas son clave en la b�squeda del origen de la masa de todo el universo visible y de las mezclas entre sus constituyentes. Tal es el reto presente en f�sica de part�culas. El paso siguiente podr�a ser el descubrimiento de la part�cula de Higgs en el LHC. Sospechamos que tras �l nos aguardan nuevas simetr�as apasionantes.

Bel�n Gavela es catedr�tica de F�sica Te�rica de la Universidad Aut�noma de Madrid.

Publicado originalmente en El Pa�s (Espa�a)