El profesor José Leite Lopes, un robusto pernambucano (natural de Pernambuco, estado del nordeste de Brasil) de 82 años cumplidos el 28 de octubre de este año 2000, es un venerable personaje de la ciencia brasileña que continua muy cerca de las dos grandes pasiones de su vida: “Acompaño el progreso de las nuevas teorías de la Física y los problemas políticos de la ciencia brasileña”, dice. Leite Lopes practica este suave ejercicio de fidelidad a sus vocaciones, aun estando jubilado y distante de las investigaciones en Física de Partículas y en Teoría de Campos que lo convirtieron en un científico internacionalmente reconocido, principalmente en el Centro Brasileño de Investigaciones Físicas, el CBPF, por cuya creación bregó al final de la década del 40, para después dirigirlo entre 1960 y 1964, y del que salió dimitiendo por ocasión del golpe de Estado de ese año, que distribuyó arbitrariedades insoportables por todo el país.
Leite Lopes cuenta, entre sus contribuciones originales a la Física, con la proposición de los w+ w- como bosones vectoriales ligados al fotón, lo que resultaría en una unificación de las fuerzas electromagnéticas y de las fuerzas débiles que él mismo fue el primero en apuntar, y la predicción de la existencia del bosón Z0, descubierto a posteriori, ya en la década del 80. Son hallazgos científicos de 1958.
Entre las tribulaciones que vivió como consecuencia de los problemas políticos en Brasil, Leite Lopes registra su ida a Francia en 1964 y su regreso a Brasil en 1967, en parte atendiendo el llamado de los estudiantes cariocas y confiado en una redemocratización que a la postre no se materializó. Éstas incluyen también la inhabilitación para ejercer sus derechos por el AI-5 (Acto Institucional Número 5) en 1969, su ida a Pittsburgh y en 1970 a Estrasburgo, en Francia, en donde permaneció hasta 1986.
Profesor emérito de las universidades Federal de Río de Janeiro (UFRJ) -en la cual trabajó entre 1946 y 1964 y entre 1967 y 1969-, de Estrasburgo y del CBPF, Leite Lopes habló con cariño de sus tres hijos -el antropólogo José Sérgio, el especialista en informática Sílvio Ricardo y la dramaturga Ângela- cuando le concedió a Mariluce Moura la entrevista que sigue, que es una verdadera clase de Física y de vida.
Empecemos explicando su trabajo sobre la unificación de las fuerzas electromagnéticas y las fuerzas débiles .
– En Física existen cuatro tipos de fuerzas fundamentales que se denominan interacciones. La fuerza gravitacional, que todos nosotros, toda la materia, toda la energía, todo lo que existe sufre. Fue inventada por Isaac Newton y perfeccionada por Einstein. Existe la interacción electromagnética, cargada por fotones; la interacción débil, aquella que comanda la desintegración del neutrón en protón más electrón más neutrino; y existe la interacción nuclear, la más fuerte detodas y que da estabilidad a la materia. Existimos porque existen las interacciones nucleares, que hacen que los neutrones y los protones en el núcleo atómico se reúnan, formando configuraciones estables. En tanto, la gravitación, desde el punto de vista de la Física Atómica, es la más débil de todas, pero en el universo es la que comanda soberana, porque una estrella, por ejemplo, está formada por la atracción gravitacional de la materia que comienza a contraerse. Todo lo que es masa, todo lo que es energía, sufre esa atracción mutua y empieza a contraerse, pero a medida que se contrae va aumentando de temperatura hasta llegar a un punto tal en el que se producen reacciones nucleares entre esas partículas.
¿De cuánto es esa temperatura?
– Ahhh… miles de millones de grados centígrados. Se produce un recalentamiento y se generan entonces reacciones nucleares que emiten luz, emiten ondas, y es por eso que las estrellas son visibles. Pero la interacción importante en la estrellas es la transformación del hidrógeno en helio. El hidrógeno reacciona entre ellos y produce el gas helio. Existe siempre una cantidad finita y cuando esa cantidad se quema toda no hay más material para reacciones nucleares. No habiéndolo, la gravitación da una carcajada y continúa mandando y contrayendo, aumentando la temperatura en esa contracción, y dependiendo de la masa de la estrella, ésta puede ceder una parte: son las supernovas, y se ve cuando éstas se queman, produciendo una gran luminosidad. Pero existe entre las partículas una repulsión fundamental, que proviene del principio de Pauli. Él es el premio Nobel con quien trabajé: Wolfgang Pauli.
¿Usted trabajó con Pauli en 1945?
– Sí, en Princeton. Pauli dice que no puede haber más de un electrón en cada estado. O existe cero o uno, si aparece otro electrón, éste pasa a un estado superior. Cuando la materia se contrae es como si hubiera una fuerza de repulsión, los electrones no pueden ocupar todos la misma posición. Esa fuerza se contrapone a la atracción gravitacional, y llega un momento en el cual se forma el agujero negro, porque la gravitación manda siempre y termina formando un campo de gravitación muy fuerte, que atrae todo hacia dentro de ella. La luz, por ejemplo, sale normalmente, pero llega a un campo de gravitación tan fuerte que es aprisionada. Por eso tenemos agujeros negros, que solo se sabe que existen por el hecho de que tienen una masa grande y sin visibilidad alguna que dificulta el movimiento de las otras partículas.
Siempre me interesé por esas fuerzas, trabajé con Pauli sobre las fuerzas nucleares, pero después empecé a estudiar las interacciones débiles, aquellas que comandan la desintegración del neutrón en protón, electrón y neutrino, o también en bosón Pi, que se desintegra en una partícula llamada muón y un neutrino. Pauli inventó el neutrino en 1930, porque se verificó que existen núcleos que se desintegran emitiendo electrones y esos electrones que salen deberían tener una energía definida, resultado del núcleo hijo menos el núcleo padre. Esa energía debía ir a parar al electrón.
Pero alguna cosa entorpece eso.
– Ah, sí, pero en el electrón usted encuentra todas las energías posibles, desde ese máximo hasta cero, y nadie comprendía por qué. Hasta que Pauli envió una carta a una reunión que hubo en Alemania, porque él tenía un baile, una cita, diciendo: “Estimados señoras y señores radioactivos…”, y observaba que el hecho de que el electrón tenga todas las energías posibles, hasta esa energía máxima, proviene del hecho de que un núcleo, cuando se desintegra en otro núcleo, hace salir un electrón y una partícula nueva,de masa muy pequeña, pudiendo ser cero, y la energía es distribuida entre las dos partículas: o el electrón o eso que Pauli llamó neutrón, pero es neutrino, aún no había neutrones. Después éste fue descubierto y Enrico Fermi, a quien Pauli le contó esa teoría, dijo: les particelle di Pauli sono piu tosto, son antes neutrinos que neutrones, son pequeños.
¿Quién descubrió el neutrón?
– Chadwick. Hubo una reacción, en la cual, bombardeando creo que berilio con partículas alfa, se produjeron partículas que Joliot e Irene Curie verificaron que tenían la propiedad, cuando eran absorbidas por una región que tiene protones, de mandar protones hacia fuera. Joliot creía que eran fotones de muy alta energía. Entonces Chadwick dijo que si salen protones es porque viene una partícula con una masa casi igual a la del protón y emite uno. Cuando se tienen dos partículas y se las hace interactuar, una puede hacer pasar a la otra completa a ella, y ésta permanece parada. Un problema de mecánica que creo que Joliot no entendió bien. Entonces él creyó que existía esa partícula, debía ser el neutrón, cuya masa es un poquito superior a la del protón, y él era el hombre apropiado para descubrirlo porque, ya desde 1919, el gran Rutherford había predicho que en el hidrógeno el electrón se encuentra en torno del protón; eso terminaría cayendo, electrón más protón, negativo con positivo, daría una partícula neutra. Después Chadwick empezó a buscar y, cuando vio esa reacción que producía protones, creyó que era una partícula neutra, era el neutrón.
Entonces el neutrón se desintegra dando un protón más un electrón, más el neutrino. Ese neutrino entonces fue inventado por Pauli; tenía una partícula de masa muy pequeña, que puede ser igual a cero, y pasó mucho tiempo sin que fuera descubierto. Después, César Lattes, con Occhialini y Powell, descubrieron el pión, que se desintegra generando el muón y otra partícula neutra, que se pensaba que fuera el propio neutrino. Pero invirtiendo la reacción, bombardeando la materia con ese neutrino que sale, se verificó que si éste fuera el mismo del neutrón produciría un neutrón en esa reacción inversa, lo que no sucedía: esa partícula neutra que salía daba lugar a piones y muones, y entonces además del neutrino de Pauli, que aparece con la desintegración del neutrón, existe un neutrino muónico que está ligado a la desintegración del pión en muón más ese neutrino.
Entonces diferentes partículas tienen su correspondiente neutrino.
– Exactamente, tienen tres tipos de neutrino: el electrónico, el muónico y el tauónico, este último descubierto recientemente.
¿Cuándo fue descubierto el neutrón?
– En el año 32. El pión y el muón en 1946 ó 47…Pero el tau es bien reciente, de la década del 70.
¿Existe alguna relación entre el descubrimiento de las partículas en el 46 ó 47 con las investigaciones que estaban siendo realizadas en el proyecto Manhattan?
– No. El Proyecto Manhattan quería fabricar una bomba atómica y esa gente solo pensaba en hacerlo antes que Hitler lo lograse. En esa época yo estaba en Princeton trabajando con Pauli. Pasó mucho tiempo sin que se supiera cómo se daba la desintegración del neutrón en protón más electrón más antineutrino. Entonces, finalmente, Feynman y Gell-Mann creyeron que esa interacción débil del neutrón en protón, electrón y neutrino era del tipo vectorial. Es decir: hay una forma geométrica. Podía ser escalar, podía ser varias otras, pero elescreyeron que debía ser vectorial. Yo inmediatamente pensé que habría bosones w+ w- que eran intermedios entre neutrón, protón, electrón y neutrino, y que debían ser vectoriales. Como el fotón de luz también es vectorial, pensé que deberían tener algún lazo de familia.
El nombre “bosón” surge en ese momento .
– No, surge antes. Los bosones son partículas cuyospin es entero, ó 0 ó 1 ó 2, etc. Y están también los fermiones, como el neutrón, el protón, el electrón y el neutrino, cuyo spin es un medio, es fraccionario. Realicé un trabajo en 1958 en el que propuse una relación entre el bosón y el fotón, y a partir de allí una igualdad entre la interacción débil y la constante electromagnética que está dada por la carga del electrón. Cuando efectué esa hipótesis, obtuve el valor de la masa de los bosones w+ e w-, del orden de 60 masas del protón. Eso fue una novedad, y C. N. Yang no creyó en ella. Él pensaba que la masa del bosón sería apenas un poco superior a la del protón. Propuse en ese mismo trabajo la existencia de un bosón neutro, que actualmente se llama Z0 (z-cero), que debía buscárselo en la interacción de electrones con neutrones.
¿Ese bosón neutro solo fue descubierto en la década del 80, no?
– Si, más o menos por ahí. Pero poca gente había leído mi trabajo, pese a haber sido publicado en la Nuclear Physics, una publicación holandesa muy importante. Yang publicó después un artículo en el cual decía que mi trabajo, aunque no lo hubieran leído, era el más relacionado con las investigaciones actuales.
¿Después de su trabajo con los bosones, usted empezó a investigar otra cuestión?
– Empecé a estudiar la posibilidad de existencia de leptones con spin excitado. Los leptones son partículas ultralivianas, electrones, neutrinos livianos. Y continué los estudios con leptones hasta hace algunos años.
¿Cuál es, para usted, su contribución más importante a la Física?
– La de los ws siendo bosones vectoriales ligados al fotón. Eso da una unificación que fui el primero en apuntar, porque propuse que la fuerza débil tuviera una constante g igual a la fuerza electromagnética e. Hoy g no es igual a e, pero es multiplicado por otro factor. Ése fue mi trabajo fundamental, y Steve Weinberg, en su discurso cuando recibió el Nobel, lo mencionó. Yang también lo citó y mucha gente más, pero no llegó al gusto popular. No pasó a ser obligatoriamente mencionado, pese a que Weinberg continuó citándolo, incluso en el libro que acaba de publicar, así como también lo hizo Yang.
¿Como se puede formar en Brasil una generación de físicos de primera línea, en un ambiente con una escasa comprensión sobre el papel de la investigación científica?
– Bueno, esa Física se fundó con la creación de la Universidad de São Paulo (USP). Los que hicieron la USP mandaron a un matemático de la Politécnica, Teodoro Ramos, a buscar profesores fuera del país. Ramos fue a Enrico Fermi, que sugirió a Gleb Wataghin, que vino para acá y fundó la Física moderna en Brasil. Él formó a Mário Schenberg, a Marcelo Damy de Souza Santos y yo también vine a São Paulo.
En esa época usted estaba en Río.
– Sí. Yo hice química en Recife,influido por el profesor Luiz Freire, que mehizo ir a Río, donde hice el curso en la Facultad Nacional de Filosofía. Entonces, cuando la Física moderna comenzó a hacerse en São Paulo, vine a trabajar con Mário Schenberg en aquí. Todo el mundo venía a este ambiente creado por Gleb Wataghin. Vino Lattes, fuimos colegas, vino mucha gente y se fue produciendo esa cosa nueva. En 1948 fui a Argentina y allá encontré a un físico alemán, Richard Gans, que quería comprender por qué había sido hecha esa escuela brasileña, si en Argentina, según me dijo, él había estado antes y había logrado lo mismo.
Bien, después de su tiempo en São Paulo usted realizó un importante esfuerzo para implantar un núcleo en Río y las cosas no parecían muy fáciles ni muy simples. ¿Cómo fue eso?
– Cuando terminé mi doctorado en Princeton fui nombrado profesor de la Facultad Nacional de Filosofía. El director era San Tiago Dantas. Yo quería que los profesores ganaran un salario de tiempo integral, como en São Paulo. Pero existía el Dasp (Departamento Administrativo del Servicio Publico), que prohibía el tiempo integral. Entonces comencé a luchar. Estábamos en el gobierno de Dutra (General Eurico Gaspar Dutra) y después en el segundo gobierno de Vargas (Getúlio Vargas). Yo hacía discursos, escribía artículos, porque creía que era importante crear un ambiente igual al de São Paulo. Quería que Lattes, cuando regresara de Inglaterra, fuera a Río y, cuando él descubrió el pión, propuso que se creara la cátedra de Física Nuclear en la UFRJ, cosa que se concretó.
Lattes viajó a Río para ver cuál era la situación, y yo le dije: “las cosas no están bien, porque el rector no nos apoya”. Creo que éste ni sabía que existía la Física Nuclear y la bomba atómica… Entonces un amigo llamado Nélson Lins de Barros me llevó ante João Alberto de Barros, su hermano y un político importante, que había integrado la Columna Prestes, del Tenentismo… Era hombre de Getúlio, que lo nombró interventor en São Paulo, y era entonces ministro de Itamaraty. Cuando le expliqué que la Física Nuclear no podía hacerse porque los profesores no ganaban lo suficientemente y que la universidad no nos apoyaba, él dijo “entonces vamos a hacerla por fuera de la universidad”. Y así fue creado el Centro Brasileño de Investigaciones Físicas (CBPF).
¿En que año?
– En 1949. Como institución privada, financiada por el propio João Alberto, por el presidente de la Confederación Nacional de las Industrias (CNI), Euvaldo Lodi, que entregaba cem contos por mes… Salíamos, les pedíamos a los sindicatos y asociaciones, hubo un banquero, Mário de Almeida, que también nos dio dinero y construimos el pabellón en donde se instaló el laboratorio, cerca de donde estamos, en el campus de Praia Vermelha de la UFRJ. En 1951 se creó el CNPq, y Álvaro Alberto, su presidente, nos prometió darnos dinero. El centro estaba en su apogeo cuando Getúlio se suicidó, hubo una crisis general, y se archivó el proyecto de un ciclotrón de alta energía. El centro entró en crisis, porque solo conseguíamos la mitad de lo que precisábamos. Después vino la inflación enorme, ya con Juscelino (el presidente Juscelino Kubitschek), con Jango (el presidente João Goulart). Cuando se produjo el golpe de 1964, renuncié al cargo de director científico del CBPF.
Y salió de Brasil.
– Fui a Francia por invitación del físico Maurice Levi, y permanecí en la Facultad de Ciencia de Orsay, en Paris, de 1964 a 1967. Volví en 1967 y reasumí en la universidad y en el CBPF. Pero en 1969 fui inhabilitado por el AI-5 (Acto Institucional número 5) y me fui, primer al Pittsburgh Carnegie Mellon, en Estados Unidos, pero no quise quedarme porque no me gustó el ambiente, pues allí estaban Nixon y Kissinger, que habían apoyado el golpe en Brasil. Un año después recibí una invitación y fui a Estrasburgo, en Francia, donde permanecí hasta 1986.
¿Usted, como Schenberg, era miembro del Partido Comunista?
– Nunca lo fui. Yo apoyaba las reformas de base y todo eso, pero nunca pertenecí a un partido que podría hacer una revolución que no fuera de mi agrado. Pero ellos (los militares) consideraron que yo era miembro del partido.
¿La situación política determinó un atraso en la física brasileña?
– Bien, ellos sacaron a Schenberg, me sacaron a mí y a varios otros, hubo muchas protestas, cartas mandadas por físicos franceses, americanos, Yang le mandó una carta a Costa e Silva (el presidente militar Arthur da Costa e Silva), pero la llamada revolución fue implacable. Después, el ministro Veloso (João Paulo dos Reis Veloso, ministro de Planeamiento) consideró que era todo una estupidez y trajo a gente como Sérgio Porto, Rogério Cerqueira Leite, que retornó de Estados Unidos a la Unicamp, fundada por Zeferino Vaz en 1970. Entonces, aun con dictadura, mucha gente estaba trabajando, el grupo de Campinas, la gente de Recife, que comenzó a desarrollarse. Si hubo algún atraso real fue más en la formación de gente.
¿Cómo ve los avances más recientes en su especialidad física, que parecen dejar caduco al modelo patrón de las partículas y traen noticias como la de la división del electrón (lea el recuadro)?
– Esas informaciones de que el modelo está perimido son interesantes. Tengo simpatía por la supersimetría, pero hasta hoy no se han descubierto las partículas que la confirmen. La partición del electrón es una novedad interesante. En Francia estudié cómo éste puede descomponerse, pero aquí existe una gran novedad de la descomposición en una partícula más un electrón.
¿Por qué no hay un Nobel brasileño?
– Carlos Chagas debería haber sido premio Nobel. Fue nominado, pero muchos médicos brasileños se opusieron. Y hubo otras personas que también lo merecían. Henrique Rocha Lima, del Biológico de São Paulo, César Lattes, que descubrió el pión y no lo ganó, porque quien lo ganó fue Powell, que era el jefe del laboratorio, Gilberto Freyre… Argentina tiene premios Nobel, ¿por qué nosotros no?
Usted, por ejemplo.
– Yo no me coloco en esa lista. Cuando percibieron la importancia de mi trabajo ya había pasado mucho tiempo.
Turbulencias en el mundo de las partículas
De tiempo en tiempo, las teorías aparentemente sólidas y brillantes como diamantes son destruidas por otras teorías emergentes, que muestran las fallas de la anterior y apuntan nuevos caminos. La situación es absolutamente natural. Los problemas comienzan cuando una antigua ley de la ciencia es derribada y no se sabe qué poner en su lugar. En 1900, Max Planck publicó el primer trabajo con la primera versión de la teoría cuántica y comenzó a construir un modelo acerca de cómo el Universo funciona.
Cien años después, el resultado de los trabajos de los físicos teóricos, de analizar los resultados de los experimentos surgidos de los aceleradores de partículas de alta energía, está llegando a su fin con el descubrimiento de la partícula llamada bosón de Higgs. El problema es que el modelo patrón, según parece, ha envejecido definitivamente, según relata la revista The Economist, de 7 de octubre.
La situación remite al siglo XIX, antes que Max Planck anunciara sus ideas, cuando los físicos tenían una descripción acabada del Universo, una especie de “teoría de todo”. Los físicos de hoy son más cautelosos y saben que no es prudente afirmar que se tiene una teoría a prueba de fallas. Ellos tampoco tienen noción acerca de cuál será el próximo paso, que cambiará los paradigmas vigentes.La revista New Scientist del 14 de octubre, reveló que el investigador británico Humphrey Maris es quien más contribuye para el debate sobre el futuro de la física. Maris, de la Brown University, afirma que hace 30 años lo impensable sucedió en Minnesota: investigadores rompieron el “indivisible” electrón en fragmentos.
Y hasta ahora, nadie logró probar lo contrario. “Esos fragmentos de electrones se comportan, a todo efecto, como partículas totalmente separadas”, dice. “Yo las denomino electrinos”. Las afirmaciones sacudieron al mundo de la física porque en estos 103 años, desde que fue descubierto, no hubo ninguna evidencia de que el electrón fuera divisible. “Humphrey logró exponer una falla en la estructura de la Teoría Cuántica”, admitió para New Scientist Peter McClintock, de Universidad de Lancaster.
Maris imaginó que un electrón en una burbuja de helio líquido podría ser colocado en un estado inestable en forma de barras y presionado de tal modo que fuera posible separarlo en dos. Antes de testear la idea, el físico estudió la literatura existente para ver si alguien ya había hecho lo mismo. Descubrió lo que buscaba en artículos escritos al final de los años 60, cuando Jan Northby y Mike Sanders, en la Universidad de Minnesota, estudiaron la velocidad de las burbujas de electrones moviéndose en el campo eléctrico en helio líquido. En 1971 y 1984, otros investigadores realizaron trabajos semejantes. Sucede que ninguno de ellos describió la división del electrón.
El propio Maris pasó años sin contarle nadie lo que pensaba. Solo en junio de este año, presentó su trabajo en una conferencia en Minneapolis y lopublicó en el Journal of Low Temperature Physics (vol. 120, pág. 173). Al final, más de cien físicos cuestionaron cada aspecto de la teoría. Pero Maris tenía respuestas para todo y, pese a que nadie descartó totalmente la posibilidad de la división de la partícula, los críticos no condescendieron. “La idea de que un electrón se separe en fragmentos es totalmente incompatible con la Teoría Cuántica de Campos”, dice Anthony Leggett, de la Universidad de Illinois, aunque admite que puede haber algo que no esté correcto en la teoría. La mayoría de los físicos cree que la argumentación de Maris se desmorona ante la primera dificultad, aunque éstos aún no sepan precisar cómo. El temor es comprensible. Si el descubrimiento se confirma, la Teoría Cuántica estaría equivocada, y no habría nada para poner en su lugar.
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