Steven Weinberg, pionero Nobel de Física, muere a los 88 años

Escrito por Dylan Loeb McClain

Steven Weinberg, un físico teórico que descubrió que dos de las fuerzas del universo son realmente iguales, por lo que recibió el Premio Nobel, y que ayudó a sentar las bases para el desarrollo del Modelo Estándar, una teoría que clasifica todas las partículas elementales conocidas. en el universo, lo que lo convierte en uno de los avances más importantes de la física en el siglo XX, murió el viernes en un hospital de Austin, Texas. Tenía 88 años.

Su hija, la Dra. Elizabeth Weinberg, confirmó la muerte pero no especificó la causa.

La estatura de Steven Weinberg en física sería difícil de exagerar. Aunque tenía el respeto, casi el asombro, de sus colegas por sus habilidades y conocimientos científicos, también poseía una habilidad poco común entre los científicos para comunicar y explicar ideas científicas abstrusas al público. Fue un orador muy solicitado y escribió varios libros populares sobre ciencia, en particular «Los primeros tres minutos: una visión moderna del origen del universo» (1977).

El trabajo por el que Weinberg recibió el Nobel tuvo un impacto transformador en la física, en particular en el desarrollo de la mecánica cuántica, que intenta comprender y explicar lo que sucede en el mundo subatómico.

Hay cuatro fuerzas conocidas en el universo: gravedad; electromagnetismo; la fuerza fuerte, que une los núcleos de los átomos; y la fuerza débil, que causa la desintegración radiactiva. Las dos primeras fuerzas se conocen desde hace siglos, pero las otras dos se descubrieron solo en las dos primeras décadas del siglo XX.

Durante las siguientes décadas, los físicos lucharon por encontrar una teoría que explicara todas las fuerzas, o lo que Einstein llamó una teoría del todo. Aunque hubo descubrimientos significativos, particularmente de nuevas partículas con nombres exóticos como quarks (los componentes de protones y neutrones en el núcleo) y leptones (que incluyen electrones pero también partículas más esotéricas llamadas muones y taus), una teoría o modelo unificado siguió siendo difícil de alcanzar. .

En 1967, Weinberg comenzó a usar algo llamado teoría de gauge para estudiar las interacciones en fuerzas débiles, que no se habían explicado con éxito hasta ese momento.

La teoría del calibre fue desarrollada en el siglo XIX por James Clerk Maxwell, un físico británico, en su trabajo fundamental para explicar el electromagnetismo. En la década de 1950, fue utilizado por Robert Mills y Chen Ning Yang, un físico estadounidense de origen chino, que más tarde ganó el Premio Nobel, para comprender las interacciones de fuerza fuerte.
Pero la aplicación de Weinberg de la teoría de gauge a la fuerza débil pronto se encontró con un problema.

El electromagnetismo es una fuerza que actúa a grandes distancias, pero la fuerza débil actúa solo a distancias muy cortas, más pequeñas que el núcleo de un átomo. En el electromagnetismo, cuando dos partículas, por ejemplo, electrones, chocan, intercambian una partícula neutra sin masa llamada fotón, que también se conoce como bosón gauge. Si dos partículas chocan debido a la fuerza débil, la teoría gauge requiere, debido a las distancias cortas de la interacción, que los bosones gauge que se intercambian sean masivos y posiblemente cargados eléctricamente.

Afortunadamente, varios años antes, los físicos habían ideado una forma de generar masa para bosones gauge llamada Mecanismo de Higgs. Fue nombrado por Peter Higgs, un físico británico, y predijo la existencia de una partícula previamente desconocida que es responsable de dar masa a otras partículas. La partícula recibió el nombre de bosón de Higgs, y su descubrimiento, en 2012, le valió a Higgs y a su colega François Englert el Premio Nobel de 2013.

Hacia una teoría unificada

Usando esta nueva idea, Weinberg pudo crear un modelo en el que las interacciones débiles producían partículas de bosones calibre masivas, al menos según los estándares atómicos. Los llamó bosones W y Z.

Su teoría también predijo que en algunas colisiones, por ejemplo, entre dos partículas eléctricamente neutras como un neutrón y un neutrino, se crearía una corriente neutra, a diferencia de una cargada, lo que indica que había habido un intercambio de un bosón Z .

Weinberg teorizó que había un vínculo entre el fotón y los bosones W y Z, sugiriendo que fueron creados por la misma fuerza. La conclusión fue que, a niveles de energía muy altos, las fuerzas electromagnéticas y débiles eran una y la misma. Fue un paso en el camino hacia la teoría unificada que los físicos habían estado buscando.

Weinstein publicó sus hallazgos en 1967 en un artículo innovador, «Un modelo de leptones, ”En la revista Cartas de revisión física. El artículo es uno de los trabajos de investigación más citados de la historia.

Trabajando por separado, el Dr. Abdus Salam, un físico teórico paquistaní, llegó a las mismas conclusiones que Weinberg. Su modelo se conoció como la teoría de Weinberg-Salam. Fue revolucionario, no solo por proponer la unificación de las fuerzas electromagnéticas y débiles, sino también por crear un sistema de clasificación de masas y cargas para todas las partículas fundamentales, formando así la base del Modelo Estándar, que incluye todas las fuerzas excepto la gravedad.

La existencia de corriente neutra fue confirmada experimentalmente en 1973, mientras que los bosones W y Z tardaron otra década en ser verificados por Carlo Rubbia y Simon van der Meer en el supercolisionador CERN en Suiza cerca de Ginebra. Ese trabajo le valió a Rubbia y van der Meer el Premio Nobel de 1984.

Weinberg, Salam y el Dr. Sheldon Lee Glashow, un compañero de secundaria de Weinberg que había resuelto un problema crítico con el modelo Weinberg-Salam, recibieron conjuntamente el Premio Nobel de 1979 “por sus contribuciones a la teoría de la interacción débil y electromagnética unificada entre partículas elementales «.

Después de enterarse de que Weinberg había muerto, John Carlos Baez, físico teórico de la Universidad de California, Riverside, escribió en Twitter: “A pesar de todo lo que se habla de unificación, hay pocos ejemplos. Newton unificó la gravedad terrestre y celeste: manzanas y planetas. Maxwell unificó la electricidad y el magnetismo. Weinberg, Glashow y Salam unificaron el electromagnetismo y la fuerza débil «.

Cuatro lecciones de Weinberg. Es bueno leer el artículo completo de una página.

La idea de buscar «aguas turbulentas» me resuena. En ciencia, cuando las cosas están bien y ordenadas, la mayor parte del trabajo realmente interesante ya está hecho.https://t.co/ilDhDQoKId

– John Carlos Baez (@johncarlosbaez) 25 de julio de 2021

La prodigiosa producción de Weinberg fue mucho más allá de sus contribuciones al Modelo Estándar.
A mediados de la década de 1960, después del descubrimiento de la radiación de fondo cósmica, la firma de calor que quedó del Big Bang al comienzo del universo, Weinberg comenzó a estudiar cosmología, lo que llevó a su libro «Gravitación y cosmología» en 1972.

Poco después, fue invitado a dar una charla sobre el tema en el centro de ciencias de pregrado de la Universidad de Harvard. Durante la conferencia, Weinberg describió la evolución del universo en los primeros tres minutos después del Big Bang, cuando las cosas se habían enfriado lo suficiente como para que los núcleos atómicos se unieran. Luego comentó: «Después de eso, no sucedería nada de interés en la historia del universo».

Cómo empezó todo, explicado

La broma llevó a un editor de libros a contratar a Weinberg para que escribiera «Los primeros tres minutos», que ganó un amplio número de lectores e hizo de la cosmología un campo respetable para los físicos. En el libro, describió la Tierra como «una pequeña parte de un universo abrumadoramente hostil» y concluyó de manera célebre y sombría: «Cuanto más comprensible parece el universo, más también parece inútil».

Escribió muchos otros libros, incluido uno sobre la historia de la ciencia, «Para explicar el mundo: el descubrimiento de la ciencia moderna» (2015), y tres volúmenes por un total de 1.500 páginas sobre teoría cuántica de campos, que fusiona la física clásica, la relatividad especial y la cuántica. mecánica. La serie es ampliamente considerada como el texto definitivo sobre el tema.

El Dr. Willy Fischler, un físico teórico a quien Weinberg reclutó para la facultad de la Universidad de Texas, Austin, en 1982, dijo que el mayor trabajo de Weinberg pudo haber sido el desarrollo de una teoría de campo efectiva, que proporciona un método matemático para usar en relativamente poco tiempo. Experimentos de baja energía para detectar los efectos de partículas de mayor energía que no se pueden ver ni medir directamente. Fischler lo llamó el padre de la teoría de campo efectiva.

Steven Weinberg nació en la ciudad de Nueva York el 3 de mayo de 1933, hijo único de Frederick y Eva (Israel) Weinberg. Su padre era taquígrafo de la corte, su madre ama de casa.

Como le dijo al Instituto Nobel en una entrevista de 2001, se interesó por primera vez en la ciencia cuando un primo suyo al que le habían dado un juego de química se lo pasó. El primo había decidido dedicarse al boxeo. «Quizás debería haberse quedado en la ciencia», dijo Weinberg.

Fue a la Bronx High School of Science, donde Glashow estaba entre sus compañeros y amigos. Después de graduarse de la Universidad de Cornell en 1954, pasó un año en el Instituto de Física Teórica de Copenhague, que luego pasó a llamarse Instituto Niels Bohr, en honor al premio Nobel. Weinberg regresó a los Estados Unidos en 1955 para trabajar en su doctorado en la Universidad de Princeton con Sam Treiman, un destacado físico teórico.

Weinberg trabajó en la Universidad de Columbia hasta 1959 y luego en la Universidad de California, Berkeley, hasta 1966, cuando se convirtió en profesor en Harvard y profesor invitado en el cercano Instituto de Tecnología de Massachusetts hasta 1969. Luego, el MIT lo contrató, pero regresó. a Harvard en 1973 para convertirse en profesor de física de Higgins, sucediendo a Julian Schwinger, que había ganado el Premio Nobel en 1965 por sus contribuciones a la comprensión de la física de partículas. Weinberg también fue nombrado científico principal del Observatorio Astrofísico Smithsonian, que también se encuentra en Cambridge, Massachusetts, junto con Harvard y el MIT.

Weinberg se casó con Louise Goldwasser en 1954; se habían conocido cuando eran estudiantes universitarios en Cornell. En 1980, Louise Weinberg se unió a la Universidad de Texas, Austin, como profesora de derecho. Durante los siguientes dos años, ella y Weinberg viajaron de Cambridge a Cambridge mientras Weinberg terminaba su trabajo en Harvard. Se unió a su esposa en Texas en 1982, convirtiéndose en profesor de física y astronomía, como lo había sido en Harvard.

Como parte de su movimiento, a Weinberg se le permitió crear un grupo de investigación de física teórica de alto nivel en la Universidad de Texas y reclutar profesores para él. Ha crecido hasta incluir ocho profesores titulares y cinco profesores asistentes y es considerado uno de los principales centros de investigación en física de los Estados Unidos.

Fischler, que continúa trabajando con el grupo de teoría, dijo de Weinberg: «Tenía la habilidad de considerar los problemas importantes, pero no solo lo que era importante, sino lo que se podía resolver».

‘No hay plan cósmico’

Weinberg, que nunca se jubiló, continuó enseñando hasta esta primavera.

Recibió muchos premios y reconocimientos además del Nobel, incluida la Medalla Nacional de Ciencias en 1991 y la Medalla Benjamin Franklin por Logros Distinguidos en Ciencias en 2004. Fue elegido miembro de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias y de la Royal Society en Gran Bretaña. El año pasado, recibió un premio de $ 3 millones por sus contribuciones a la física fundamental de la Breakthrough Prize Foundation, fundada por Mark Zuckerberg de Facebook, Sergey Brin de Google y Jack Ma de Alibaba, entre otros.

Además de su hija, médica, le sobreviven su esposa y una nieta.

Weinberg se opuso a la religión, creyendo que socavaba los esfuerzos por buscar y descubrir la verdad. En «Los primeros tres minutos», escribió: «Todo lo que los científicos podamos hacer para debilitar el control de la religión debe hacerse y, al final, puede ser nuestra mayor contribución a la civilización».

En su entrevista con el Instituto Nobel, se le preguntó acerca de su línea citada a menudo cerca del final de «Los primeros tres minutos»: «Cuanto más parece comprensible el universo, más inútil parece».

“Lo que quise decir con esa afirmación es que no tiene sentido ser descubierto en la naturaleza misma; no hay un plan cósmico para nosotros ”, dijo. “No somos actores en un drama que se ha escrito con nosotros interpretando el papel protagónico. Hay leyes, estamos descubriendo esas leyes, pero son impersonales, son frías.
Añadió: “No es una visión del todo feliz de la vida humana. Creo que es una visión trágica, pero no es nueva para los físicos. Tantos poetas han expresado una visión trágica de la vida: estamos aquí sin un propósito, tratando de identificar algo que nos importa ”.

Este artículo apareció originalmente en The New York Times.