Bastaban los dedos de una mano para contar la cantidad de partículas subatómicas que se conocían hace unos 75 años, cuando César Lattes desempeñó un rol decisivo en el descubrimiento del pion. Para ese entonces, se habían identificado los tres componentes básicos del átomo: los electrones en 1897, los protones en 1919 y los neutrones en 1932. Pero el conocimiento de las entrañas del átomo no iba mucho más allá de eso.
A finales de 1934, el físico japonés Hideki Yukawa (1907-1981), de la Universidad de Osaka, propuso una teoría para explicar por qué el núcleo atómico conservaba su cohesión. La integridad de esta estructura, que concentra el 99,9 % de la masa de un átomo, era un misterio. Compuesto por neutrones sin carga eléctrica y por protones con carga positiva, el núcleo atómico, en teoría, no debería permanecer intacto debido a la acción de la fuerza electromagnética. Dado que poseen la misma carga, los protones deberían repelerse y, al alejarse unos de otros, el núcleo se destrozaría.
Como esto no ocurría, decía Yukawa, tenía que existir una partícula con una masa intermedia entre la del protón y la del electrón que transmitiera una fuerza (hoy en día conocida como fuerza nuclear fuerte) capaz de contrarrestar la acción del electromagnetismo y asegurar la integridad del núcleo. Según los cálculos del físico japonés, esta partícula hipotética, que pasaría a denominarse mesón, tendría una masa entre 200 y 300 veces mayor que la del electrón y entre 6 y 9 veces menor que la del protón. “Las ideas de Yukawa quedaron virtualmente en el olvido durante algunos años”, dice el filósofo e historiador de la ciencia Antonio Augusto Passos Videira, de la Universidad del Estado de Río de Janeiro (Uerj) e investigador colaborador del Centro Brasileño de Investigaciones Físicas (CBPF).
En 1936, los físicos estadounidenses Carl David Anderson (1905-1991) y Seth Neddermeyer (1907-1988), del Instituto de Tecnología de California (Caltech), descubrieron una partícula con una masa unas 200 veces superior a la del electrón mientras realizaban mediciones con rayos cósmicos. Originariamente se la denominó mesón mu y en la actualidad se la conoce como muon. Sin embargo, pocos años después, otros experimentos demostraron que el muon no estaba vinculado al mantenimiento de la cohesión del núcleo atómico y que no se trataba del mesón previsto por el físico japonés.
El asunto solo comenzó a dilucidarse tras el final de la Segunda Guerra Mundial, cuando entró en escena una figura ajena a los grandes centros internacionales de la física: el joven César Lattes, con poco más de 20 años. Entre 1946 y 1948, el físico brasileño fue el primero en observar evidencias experimentales de las huellas que dejaban los mesones tanto en la naturaleza, en una lluvia de rayos cósmicos, como “artificialmente”, en el interior de un acelerador de partículas. La partícula que Lattes identificó en forma pionera fue denominada originariamente mesón pi, y posteriormente fue rebautizada como pion.
El descubrimiento del pion sobrevino cuando el uso de las llamadas cámaras de nubes, también conocidas como cámaras de Wilson, empezó perder terreno a favor del uso de las emulsiones nucleares, placas fotográficas especiales utilizadas en los experimentos con rayos cósmicos, destinadas a registrar evidencias de la existencia de partículas subatómicas inestables. Estas placas permitían obtener resultados más precisos que los de la técnica anterior. En la Universidad de São Paulo (USP), Lattes había aprendido a trabajar con las cámaras de nubes, recipientes cerrados que utilizan un vapor sobresaturado para registrar las trazas que dejaban las partículas con carga eléctrica. Lo había entrenado uno de sus profesores, el físico italiano Giuseppe Occhialini (1907-1993), en los años en que había sido docente en la universidad paulista. La trayectoria de las partículas aparece en forma de trazos en la imagen producida mediante el empleo de esta técnica.
CBPFEquipos embalados frente a la sede del CBPF, listos para ser despachados a los Andes bolivianos en el marco de la expedición de principios de los años 1950CBPF
A mediados de la década de 1940, Lattes conoció las emulsiones nucleares enviadas a Brasil por Occhialini, quien para entonces estaba trabajando en el laboratorio H. H. Wills, de la Universidad de Bristol, en el Reino Unido, bajo la dirección de Cecil Powell (1903-1969). El brasileño quedó maravillado con las posibilidades que auguraban las nuevas placas fotográficas, cuya sensibilidad era superior porque contenían una cantidad diez veces mayor de sales de plata (bromuro de plata). Entonces lo invitaron a ir a trabajar al otro lado del Atlántico. Aceptó la invitación y se marchó a Bristol en 1946.
A esta altura de la historia, sucedió lo que sería el momento clave de la identificación del pion. Ya instalado en Bristol, Lattes le solicitó al laboratorio Ilford, que junto a la empresa Kodak fabricaba las emulsiones nucleares, la producción de placas fotográficas con un elemento adicional en la composición de su gelatina: el boro. La añadidura de boro aumentaba el tiempo de retención de las imágenes en las emulsiones y extendía el período de sensibilidad de las placas. Esta modificación permitió visualizar partículas subatómicas extremadamente rápidas y de vida efímera, como los mesones pi. Cuando una partícula ionizada atraviesa una emulsión, la plata y el bromo se separan. “Esto produce los trazos que vemos en la placa revelada”, comenta la física Carola Dobrigkeit Chinellato, de la Universidad de Campinas (Unicamp), quien fue alumna de doctorado de Lattes e investiga los rayos cósmicos.
También en 1946, Occhialini se trasladó al Pic du Midi de Bigorre, una montaña en los Pirineos franceses con una altura de unos 2.800 metros, e intentó registrar partículas procedentes de los rayos cósmicos utilizando emulsiones nucleares con y sin boro. La idea de esta prueba se le atribuye a Lattes. A su regreso a Bristol, el italiano y el brasileño hallaron en las placas con boro evidencias de dos tipos de partículas inestables: el mesón pi, llamado así por ser la partícula primaria, cuyo decaimiento da lugar al mesón mu (muon). Este, a su vez, en ese entonces era considerado un mesón, una partícula nuclear con masa intermedia. Sin embargo, más tarde se descubrió que el muon es un leptón, un pariente pesado del electrón. Para verificar los hallazgos registrados en el Pic du Midi de Bigorre, Lattes propuso repetir el experimento en un lugar mucho más alto, en una montaña de los Andes bolivianos. “La cantidad de partículas cósmicas en Chacaltaya, a 5.500 metros de altitud, es 100.000 veces mayor [que en el Pic du Midi]”, recordó Lattes en una entrevista concedida en 1995 y publicada en la revista Ciência Hoje.
La expedición a la montaña andina se organizó en Brasil, desde donde Lattes llevó las emulsiones al país vecino. Su objetivo se cumplió. Una serie de artículos publicados en la revista Nature, con los resultados de Pic du Midi y Chacaltaya, confirmaron el descubrimiento del mesón pi a partir de la observación de los rayos cósmicos. En 1947, Lattes se trasladó a la Universidad de California en Berkeley.
Allí, en el acelerador de partículas conocido como ciclotrón de 184 pulgadas, Lattes logró visualizar los rastros de los mesones tan solo 10 días después de su arribo, algo que sus anfitriones no habían podido concretar. Los llamados mesones artificiales, producidos en el interior del acelerador, y no por los rayos cósmicos, también se hicieron realidad. Este descubrimiento fue atribuido a Lattes y al físico estadounidense Eugene Gardner (1913-1950), uno de los discípulos del físico nuclear estadounidense Ernest Lawrence (1901-1958).
El nobel que nunca llegó
Un tema que siempre se reaviva cuando se relata la trayectoria de Lattes es si el brasileño no habría merecido ganar el Premio Nobel de Física de 1950 por su papel central en el descubrimiento del pion. El británico Powell, quien dirigía el grupo de investigaciones en Bristol, recibió el galardón en solitario. La Real Academia Sueca de Ciencias le concedió el Nobel “por su desarrollo del método fotográfico para el estudio de los procesos nucleares y sus descubrimientos relativos a los mesones producidos mediante la aplicación de este método”. El Nobel de Física del año anterior, en 1949, ya le había sido concedido a un investigador también vinculado al estudio de estas partículas, el teórico japonés Yukawa, quien propuso la existencia de los mesones.
Laboratorio Nacional Lawrence BerkeleyEl ciclotrón de Berkeley en la década de 1940: allí se observaron los mesones artificialesLaboratorio Nacional Lawrence Berkeley
Lattes recibió siete nominaciones al premio. Ninguna de ellas en el año 1950, según los archivos publicados en el sitio web oficial del Nobel. En 1949 y 1952, fue nominado dos veces, es decir, por dos personas. En 1951, 1953 y 1954, fue recomendado una vez.
Maestro de Lattes en la USP y compañero suyo en Bristol, Occhialini también suele ser mencionado como otro nombre olvidado por el Nobel de 1950. En el caso del italiano hay un agravante: ya había quedado al margen del Nobel de Física de 1948, concedido únicamente al británico Patrick Blackett, de la Universidad de Cambridge, por su desarrollo del método de la cámara de nubes y sus descubrimientos en el campo de la física nuclear y la radiación cósmica. Entre 1936 y 1969, Occhialini acumuló 32 nominaciones al Nobel, siempre sin éxito.
“El Nobel es un premio que profundiza las desigualdades en la investigación”, reflexiona el historiador de la ciencia Climério Paulo da Silva Neto, de la Universidad Federal de Bahía (UFBA). “La distinción suele concedérsele a investigadores de instituciones prestigiosas o que ya han sido reconocidos públicamente”. La preferencia por figuras de renombre amplifica las repercusiones del premio y alimenta un ciclo que fomenta la notoriedad científica, tanto la del Nobel como la del galardonado. Da Silva Neto consultó documentos de la academia sueca, como las cartas de recomendación del nombre de Lattes, y está preparando un trabajo sobre el físico brasileño y el Nobel.
Durante décadas circuló un rumor de que existiría una carta firmada por el físico danés Niels Bohr (1885-1962), premio nobel de física en 1922 por sus estudios sobre la estructura del átomo y la radiación que emana de él, dirigida a la academia sueca con críticas acérrimas por no haber elegido a Lattes. La hipotética misiva iba a darse a conocer en 2012, medio siglo después de la muerte de Bohr. Si realmente existe, nunca ha salido a la luz.
Lo cierto es que, poco después de que el grupo de Bristol observara los piones, el gran físico danés invitó al brasileño a dictar conferencias en Copenhague sobre ese trabajo. Al parecer, se llevaban muy bien. Sin embargo, según los registros públicos del premio, Bohr nunca propuso a Lattes para el Nobel siquiera. Quien recomendó el nombre del brasileño en tres oportunidades consecutivas (1952, 1953 y 1954) fue el químico suizo-croata Leopold Ružička (1887-1976), ganador del Nobel de Química en 1939.
Resulta interesante señalar que en los primeros 50 años del Premio Nobel, entre 1901 y 1950, el lauro en física fue concedido en 35 oportunidades a un único investigador, ocho veces a un dúo y tan solo una vez a un trío. En seis ocasiones no se otorgó, básicamente debido a las dos guerras mundiales. En varias oportunidades, Lattes dijo que había sido bueno no haber ganado el Nobel, porque hubiera tenido que pasar el resto de su vida redactando cartas de recomendación a investigadores. En otras, adoptó posturas diferentes. En una declaración suya publicada en la revista Jornal da Unicamp en 2004, dijo haber sido “robado en dos oportunidades”, en alusión al hecho de no haber recibido el Nobel por sus trabajos en Bristol y en Berkeley. En una entrevista concedida a la revista Superinteressante, publicada en marzo de 2005 con motivo de su muerte, Lattes afirmó que el Nobel debería haberlo ganado Occhialini y desdeñó ese honor para sí: “Estos premios grandiosos no ayudan a la ciencia”.
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