La física cuyo descubrimiento ayudó a predecir partículas como el bosón de Higgs y ahora recibe su doctorado (a los 98 años)

Hace 75 años, Rosemary Brown “identificó una extraña desintegración de partículas”.

Con eso ayudó a cambiar, nada más y nada menos, que nuestra comprensión de la física.

En 1948, era una joven estudiante de doctorado en la Universidad de Bristol, en Reino Unido.

Tras contraer matrimonio con el también físico Peter Fowler, en 1949, decidió dejar su carrera para dedicarse al hogar.

Cambió su apellido de soltera y tomó el de su esposo, con quien tuvo tres hijos.

Varias décadas después, alguien le traería noticias que no se esperaba.

Esta semana, a sus 98 años, su antigua universidad le concedió un doctorado honorario.

El rector de esa institución, Paul Nurse, elogió su "rigor intelectual y curiosidad", y añadió que "allanó el camino para descubrimientos cruciales que continúan dando forma al trabajo de los físicos y a nuestra comprensión del universo".

Y es que el descubrimiento de la partícula kaón por parte de Fowler ayudó a predecir partículas como el bosón de Higgs.

De hecho, la comprobación de la existencia del bosón de Higgs, que se produjo en el Cern, en Suiza, en 2012, es uno de los mayores logros de la física moderna.

"Muy honrada"

Encontrar la partícula kaón contribuyó a una revolución en la teoría de la física de partículas.

Tras recibir el reconocimiento en una ceremonia de graduación privada, cerca de su casa en Cambridge, la doctora dijo que se sentía "muy honrada", aunque añadió: "No he hecho nada desde entonces que merezca una consideración especial".

Nurse, quien ganó el Nobel de Medicina en 2001 junto a Leland Hartwell y Tim Hunt, fue el encargado de hacerle la entrega del doctorado honoris causa en Ciencias.

Fowler nació en Suffolk en 1926 y creció en Malta, Portsmouth y Bath mientras su familia viajaba por el trabajo de su padre como ingeniero de la Marina Real.

En la escuela, Rosemary halló que “las matemáticas y las ciencias eran fáciles, escribir ensayos era difícil”.

Siguiendo rastros

En 1948, el equipo de física de rayos cósmicos de Bristol, dirigido por el profesor Cecil Powell, buscaba nuevas partículas fundamentales.

Ya habían encontrado el pión (un tipo de partícula subatómica) por el que el profesor Powell recibiría el Premio Nobel en 1950.

En esa época, con solo 22 años, Fowler notó algo al observar huellas de partículas inusuales: una partícula que se descompuso en tres piones.

"Supe de inmediato que era algo nuevo y que sería muy importante”, contó la científica.

"Estábamos viendo cosas que no se habían visto antes; de eso se trataba la física de partículas. Era muy emocionante”.

El rastro que miró Fowler, que posteriormente se denominó k, era la evidencia de una partícula desconocida, que ahora llamamos kaón o mesón k.

La huella k era la imagen especular de una partícula vista antes por colegas en la Universidad de Manchester, pero la pista que siguió el equipo de esa universidad británica se descompuso en dos piones, no en tres.

Tratar de comprender cómo estas imágenes especulares eran iguales pero se comportaban de manera diferente, ayudó a generar una revolución en la teoría de la física de partículas.

Un año después del descubrimiento, Fowler dejó la universidad.

Pero antes, su hallazgo se publicó en tres artículos académicos, en los que Rosemary Brown aparecía como la primera autora.

La simetría

En enero, Suzie Sheehy, profesora asociada de Física de la Universidad de Melbourne, publicó en la revista especializada Nature el artículo How a forgotten physicist’s discovery broke the symmetry of the Universe ("Cómo el descubrimiento de una física olvidada rompió la simetría del Universo").

“Cuando Rosemary Brown identificó una extraña desintegración de partículas hace 75 años, puso en marcha acontecimientos que reescribirían las leyes de la física”, dice allí la docente.

Sheehy explica que el periodo anterior y posterior a la Segunda Guerra Mundial vio un auge en el descubrimiento de partículas.

“En la década de 1930, la lista de partículas subatómicas creció más allá del dúo del electrón y el protón, con el descubrimiento del neutrón, el muón (una versión más pesada del electrón) y la primera partícula de antimateria, el positrón”.

En ese contexto, Fowler observaba rastros de partículas en emulsiones fotográficas que habían sido expuestas a rayos cósmicos.

Así era como, antes del desarrollo de los poderosos aceleradores de partículas, los físicos realizaban sus investigaciones en el campo de “las partículas exóticas de alta energía”.

Fowler sabía lo que había hallado, pero, de acuerdo con Sheehy, dilucidar el “por qué” de su descubrimiento le tomó años a los físicos de partículas.

“Cuando finalmente lo encontraron, hicieron pedazos la idea de que las leyes de la naturaleza se atienen a ciertas formas simétricas de funcionamiento, con repercusiones que continúan hasta hoy”.

Las implicaciones

Sheehy cuenta que en 1956 un grupo de físicos de partículas se reunió en Estados Unidos “para debatir exactamente qué estaba pasando con los kaones” y con otras partículas que se comportaban de manera extraña.

El descubrimiento de Fowler había provocado que se reconsiderara la idea de la simetría fundamental de la naturaleza.

Eso nos lleva a "uno de los experimentos más importantes del siglo XX", según el físico teórico de partículas Miguel Ángel Vázquez-Mozo, profesor del departamento de Física Fundamental de la Universidad de Salamanca.

Y es que entre los asistentes a esa reunión, estuvieron los físicos Tsung-Dao Lee y Chen-Ning Yang, quienes formularon una hipótesis relacionada con la noción conocida como conservación de la paridad.

"Planteaban que los sistemas de partículas fundamentales de la naturaleza, sensibles a la fuerza nuclear débil, se comportaban de manera distinta a los de propiedades equivalentes reflejados en un espejo hipotético o, más apropiadamente, los girados 180 grados", señaló Manuel Lozano Leyva, catedrático de Física Atómica y Nuclear y profesor Emérito de la Universidad de Sevilla, en un artículo de BBC Mundo de 2022.

De acuerdo con la Sociedad Estadounidense de Física (APS, por sus siglas en inglés), era una idea osada, pues desde 1925, los físicos habían supuesto que nuestro mundo es indistinguible de su imagen espejo y la teoría científica predominante reflejaba esa suposición.

Pero lo que Lee y Yang plantearon es que nadie lo había probado experimentalmente.

En 1956, le propusieron el reto a la física experimental Chien-Shiung Wu, quien lo asumió y, al realizarlo, hizo historia.

"Lo que demostró el experimento de Wu es que hay ciertos fenómenos en el mundo subatómico que cuando los vemos reflejados en un espejo son imposibles", dijo Vázquez-Mozo en el mismo artículo.

"Esta es la razón por la que la simetría de paridad no está preservada en la física de las partículas elementales".

En 1964, surgió la noción de la ruptura espontánea de la simetría, la cual -indica Sheehy- apuntó hacia la existencia del bosón de Higgs.

Con el hallazgo del bosón, en 2012, se completó el llamado Modelo Estándar, que es hasta ahora la teoría más aceptada por los científicos para explicar de qué está hecho el universo.