¿Cómo le dirías a un ET cuál es tu derecha?

Imagínate que con nuestros gigantescos radiotelescopios contactamos con una civilización extraterrestre. En estas condiciones, ¿cómo les dirías a los alienígenas cuál es su derecha?

Quizá hayas pensado: “Bueno, se les dice que cojan una brújula y con ella miren al norte...” Pero ¡alto! ¿Cómo les decimos lo que es el norte? La aguja imantada de la brújula señala al norte y al sur, y el nombre de estos puntos son producto de una decisión arbitraria. Si a un nativo de las paradisíacas islas de los mares del sur le entregamos una brújula tenemos que decirle cuál de los dos extremos es el norte; si no podría escogerlo como quisiera.

“Vale, está bien”, responderás. “Le señalamos una disposición con las constelaciones del cielo nocturno...” Mal. Las constelaciones son tales desde nuestra perspectiva, desde la Tierra. Desde una estrella distante el cielo se vería de manera diferente. Así, sin saber dónde se encuentra nuestro extraterrestre será imposible definir lo que es derecha.

Meditándolo un poco uno puede llegar a la conclusión de que, en estas condiciones, perseguimos una meta imposible pues las leyes de la física no distinguen entre izquierda y derecha. Dicho de otra forma. Imaginemos que nos enseñan una filmación de un choque entre coches, o de una partida de billar, o de un vaso que se cae y se rompe o de una cazuela donde se está preparando un plato de carne guisada. A partir de las propias secuencias de la película seríamos incapaces de distinguir si nos están proyectando las imágenes directamente o, por el contrario, nos las proyectan después de reflejarlas en un espejo. Todo sucede exactamente igual. Esta simetría izquierda-derecha recibe el nombre en física de paridad y hasta mediados del siglo pasado se creía que la naturaleza era invariante bajo paridad: la naturaleza no distingue entre derecha e izquierda. Esto es lo que en física se llama una simetría, y las simetrías son la salsa de la vida de los físicos teóricos. 

La importancia de las simetrías

La física busca regularidades en el comportamiento del mundo, lo que se conoce generalmente como leyes de la naturaleza, muchas de las cuales las podemos describir mediante fórmulas matemáticas. Esto nos beneficia porque nos permite hacer predicciones cuantitativas de los fenómenos que nos rodean. Uno de los patrones de búsqueda de las leyes naturales no es otro que el de simetría. Todos nosotros nos hemos enfrentado alguna vez a ella.

Cuando damos vueltas sobre nuestro dedo a un balón de fútbol, nuestra percepción del balón no cambia: esto se llama simetría rotacional; una serie alineada de coches del mismo tipo y del mismo color presenta simetría traslacional, pues es indistinguible de otra donde el último coche hubiera sido colocado el primero; y nosotros mismos, salvo detalles muy particulares, somos indistinguibles de nuestra imagen reflejada en un espejo: es la simetría especular o paridad. Todos estos ejemplos nos permiten entender el significado de la palabra simetría: representa “algo” que se mantiene sin cambio después de una transformación. ¿Por qué son importantes en la física? Porque las leyes naturales representan simetrías presentes en el universo. La famosa ley de conservación de la energía no es otra cosa que una simetría: hay una cantidad, la energía, que se mantiene invariante.

Quien nos guió por este camino fue una joven matemática llamada Emmy Noether, cuando en 1918 demostró un teorema que hoy conocemos en su honor como el Teorema de Noether. En la tranquilidad de su casa, pues entonces las mujeres no podían ser profesoras universitarias, encontró que para cada simetría que existe en la naturaleza debe existir también una cantidad que se mantiene constante en el tiempo. El teorema de Noether nos asegura que la conservación de la energía existe porque las leyes de la física no cambian con el tiempo: son las mismas hace un siglo que ayer o que pasado mañana. El teorema de Noether también asegura que si no vemos ningún cambio en la naturaleza cuando cambiamos la derecha por la izquierda existe una cantidad, la paridad, que se mantiene invariante. 

El electrón es zurdo

Esta era la situación en la primavera de 1956. Por entonces se celebró el encuentro más importante de la física de partículas, la Conferencia de Rochester, una ciudad al norte del Estado de Nueva York y donde, por esas casualidades de la vida, a mediados del siglo XIX fue la ciudad desde la cual se diseminó al mundo el espiritismo moderno. 

Una pregunta flotaba en el ambiente: ¿porqué la paridad tenía que conservarse en la interacción débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza y responsable de la desintegración radiactiva beta? Cuando se planteó en voz alta un joven físico teórico llamado Chen Ning (Frank) Yang dijo que estaba investigando esa posibilidad.

De regreso a su universidad, Yang y su compañero Tsung Dao Lee revisaron todos los datos experimentales disponibles y no encontraron ninguno que pudiera dejar zanjado el dilema. Así que propusieron un experimento para elucidar definitivamente si la fuerza débil no conservaba la paridad. En esencia consistía en comprobar si en la desintegración beta se producían más electrones hacia la izquierda que hacia la derecha. 

Referencias:

Lee, T. D.; Yang, C. N. (1956), Question of Parity Conservation in Weak Interactions,  Physical Review 104 (1): 254-258. doi:10.1103/PhysRev.104.254. 

Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Astrofísico y doctor en física teórica. Miembro del Comité Editorial de Muy Interesante, es autor de catorce libros, más de 300 artículos y creador de una treintena de proyectos de divulgación científica. Es colaborador habitual en prensa, radio y televisión, y consultor para exposiciones temporales y museos.

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