Gell-Mann, Murray (1929-2019). El pionero de la teoría de los quarks y la física de partículas

Murray Gell-Mann (1929-2019), físico norteamericano, dejó una huella indeleble en el mundo de la ciencia, especialmente en el ámbito de la física de partículas. Nacido el 15 de septiembre de 1929 en Nueva York y fallecido el 24 de mayo de 2019 en Santa Fe, Gell-Mann fue el cerebro detrás de la teoría de los quarks, una de las contribuciones más fundamentales para entender la naturaleza de la materia. Este artículo explora su vida, su legado científico y su impacto perdurable en la física moderna.

Orígenes y contexto histórico

Murray Gell-Mann nació en el seno de una familia judía de clase media en Nueva York. Desde joven, mostró una notable aptitud para las ciencias y las matemáticas, lo que lo llevó a estudiar física en la Universidad de Yale, donde obtuvo su licenciatura. Más tarde, continuó sus estudios de posgrado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), donde completó su doctorado en física a los 22 años. Su brillantez académica y su pasión por la ciencia lo llevaron a ser uno de los jóvenes prodigios de su generación.

En su juventud, el mundo de la física estaba marcado por los avances en la teoría cuántica y la física nuclear. La Segunda Guerra Mundial había terminado solo unos años antes, y la física de partículas estaba comenzando a tomar forma como una disciplina clave en el entendimiento del universo subatómico. Gell-Mann, al igual que otros de su época, se vio impulsado por la necesidad de comprender las partículas fundamentales que componen la materia.

Logros y contribuciones

Gell-Mann es principalmente reconocido por su teoría de los quarks, pero su legado es mucho más amplio. A continuación, se detallan algunos de sus logros más destacados.

La teoría de la «vía octuple»

En 1956, Gell-Mann hizo una contribución revolucionaria al campo de la física de partículas. A la edad de 24 años, presentó una teoría que propuso que las partículas subatómicas podían clasificarse de acuerdo con una propiedad conocida como extrañeza. Esta propiedad debía ser conservada por las partículas que interactúan mediante la interacción nuclear fuerte y la interacción electromagnética. Gell-Mann clasificó estas partículas en grupos de uno, ocho, diez y veintisiete miembros, basándose en los grupos de simetría unitaria de dimensión 3. Este trabajo, que fue conocido como The eightfold way (La vía octuple), representó un avance significativo en la organización de las partículas subatómicas.

La relevancia de este trabajo no solo radicaba en la clasificación de partículas, sino en las predicciones que formulaba sobre la existencia de nuevas partículas. Muchas de estas partículas, que en ese momento eran desconocidas, fueron descubiertas más tarde, lo que consolidó la validez de la teoría y la importancia del trabajo de Gell-Mann.

El modelo de los quarks

Otra de las grandes contribuciones de Gell-Mann fue la propuesta del modelo de los quarks, una idea revolucionaria que cambió para siempre nuestra comprensión de las partículas elementales. En 1963, de manera independiente a George Zweig, Gell-Mann presentó una teoría en la que las partículas subatómicas no eran elementos indivisibles, sino que estaban formadas por componentes más pequeños llamados «quarks».

Los quarks fueron definidos como partículas de carga eléctrica fraccionaria, y Gell-Mann los organizó en tres tipos: up, down y strange. El nombre «quark» fue inspirado por una frase de la novela Finnegans Wake de James Joyce: «Three quarks for Muster Mark». Aunque la nomenclatura de Gell-Mann a veces resultaba excéntrica, su modelo de quarks rápidamente fue aceptado por la comunidad científica y ha sido esencial en el desarrollo de la teoría de la física de partículas.

El modelo de los quarks proporcionó una explicación coherente de la estructura de partículas como los hadrones, incluyendo los protones y los neutrones, y ayudó a establecer las bases de la teoría moderna de las partículas elementales conocida como el Modelo Estándar.

Momentos clave en la carrera de Gell-Mann

A lo largo de su carrera, Gell-Mann fue protagonista de una serie de descubrimientos y publicaciones que marcaron momentos clave en el desarrollo de la física moderna. Estos incluyen:

• 1956: Publicación de The eightfold way, un trabajo que revolucionó la clasificación de partículas subatómicas.

• 1963: Propuesta del modelo de los quarks, que cambió la comprensión de las partículas elementales.

• 1969: Recepción del Premio Nobel de Física por su trabajo en la teoría de los quarks y su contribución al entendimiento de las interacciones fundamentales.

• 1994: Publicación de su libro de divulgación The quark and the jaguar, en el que abordó de manera accesible su visión del mundo de la física y la filosofía.

Además de estos hitos, Gell-Mann fue un prolífico académico, ocupando la cátedra de física teórica en el Instituto de Tecnología de California (Caltech), donde dejó un legado de formación e influencia en generaciones de científicos.

Relevancia actual

La influencia de Gell-Mann se sigue sintiendo en el campo de la física de partículas, y sus ideas continúan siendo fundamentales para el desarrollo de la teoría de partículas moderna. Aunque muchos de los conceptos que introdujo han sido refinados o modificados, la estructura básica del modelo de los quarks sigue siendo un pilar esencial de la física de partículas. Su teoría del Modelo Estándar ha servido para explicar una vasta gama de fenómenos subatómicos y ha sido confirmada en innumerables experimentos.

A pesar de su muerte en 2019, el trabajo de Gell-Mann sigue vivo en la investigación y el pensamiento físico contemporáneo. El Modelo Estándar, que describe las interacciones de las partículas fundamentales, sigue siendo el marco de referencia más exitoso de la física de partículas. Los avances en el acelerador de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) continúan profundizando el entendimiento de los quarks y otros aspectos de la física que Gell-Mann ayudó a fundar.

Publicaciones y legado filosófico

Además de sus logros en la física, Gell-Mann también fue un prolífico escritor y divulgador científico. Su libro The quark and the jaguar (1994) explora no solo la física, sino también su visión filosófica sobre el orden y el caos en el mundo natural. A través de este libro, Gell-Mann intentó mostrar cómo los principios de la física subyacen no solo en el microcosmos de las partículas, sino también en la estructura del mundo más grande, incluyendo la biología y la evolución.

La obra de Gell-Mann también tuvo un impacto en la filosofía de la ciencia, donde abogó por un enfoque en el que la ciencia no solo explica fenómenos, sino que también se enfrenta al misterio y al caos del universo de manera coherente y ordenada. Su trabajo sigue siendo una fuente de inspiración para físicos, filósofos y pensadores de diversas disciplinas.

Bibliografía

• The quark and the jaguar (1994).