La historia de la violación de la paridad según Martin Gardner

“Los físicos nucleares han estado golpeando durante años una puerta cerrada para tan solo descubrir de forma súbita que no había puerta en absoluto, sino la figura de una puerta pintada en una pared. Ahora están libres para mirar alrededor en busca de la verdadera puerta.” El enigma “theta-tau” rompía la cabeza a los físicos en 1956. El mesón theta parecía idéntico al mesón tau pero se desintegraba en dos piones en lugar de tres piones. No había ninguna otra manera de distinguirlos. Los piones tienen paridad impar, luego un par de piones tiene paridad par y un trío paridad impar. La conservación de la paridad impedía que una partícula se desintegrara en un resultado par y también en un resultado impar. O había dos kaones diferentes, tau y theta, o la paridad no se conservaba en la física de los kaones. Hoy sabemos que la interacción débil viola la conservación de la paridad, pero 1956 era inconcebible. Nos lo contó magistralmente Martin Gardner en “Izquierda y Derecha en el Cosmos,” Salvat Editores, 1988. Permitidme unos extractos para ir abriendo boca.

“En abril de 1956, durante una conferencia sobre física nuclear en la Universidad de Rochester, New York, se entabló una viva discusión sobre el enigma “theta-tau.” Richard P. Feynman planteó la cuestión “¿Queda infringida la ley de la paridad algunas veces?” La cuestión había sido sugerida a Feynman la noche anterior por Martin Block, un físico experimental que compartía habitación de hotel con él. Feynman observó que si así fuera, habría una manera de distinguir la izquierda de la derecha. Prometió a Block que plantearía el problema al día siguiente. Así lo hizo, aclarando que “Estoy formulando esta pregunta en nombre de Martin Block,” porque quería que el mérito fuera suyo. Chen Ning Yang y su amigo Tsung Dao Lee, dos jóvenes y brillantes físicos chinos estaban presentes en la reunión. Uno de ellos dio una larga respuesta a Feynman. “¿Qué dijo?,” le preguntó Block a Feynman. “No sé, no he podido comprenderlo,” contestó Feynman.”

“Algunos meses después Norman Ramsey, un físico experimental, le preguntó a Feynman si creía que valdría la pena hacer un experimento a fin de comprobar si la paridad se infringía en la desintegración beta. Feynman le dijo que sí, pero estaba seguro de que la paridad no se violaría. “¿Apuesta usted cien dólares contra un dólar a que la paridad se conserva?,” le preguntó a Feynman, quien contestó “No, pero cincuenta dólares, sí.” Haré el experimento, contestó Ramsey, pero estaba muy ocupado y no tuvo tiempo de hacerlo.”

Durante el verano de 1956, Lee y Yang reflexionaron algo más sobre la cuestión. Realizaron un estudio detallado de si los experimentos conocidos implicaban la conservación de la paridad. En la interacción fuerte, la evidencia era muy clara, pero en la interacción débil no había ninguna prueba de ello. El resultado fue un artículo titulado “Question of Parity Conservation in Weak Interactions,” que les valió el Premio Nobel de Física de 1957 (Lee tenía 30 años, Yang 34). “El trabajo apareció el 1 de octubre de 1956 y no suscitó más que un ligero interés entre los físicos nucleares. Parecía tan improbable que se infringiera la paridad, … Freeman J. Dyson afirmó más tarde “Me enviaron un ejemplar (del trabajo de Lee y Yang) y lo leí. Lo leí dos veces. Dije “Esto es sumamente interesante,” pero no tuve imaginación para decir “Por Dios, si esto es verdad, abre una rama nueva de la física. Creo que otros físicos eran tan imaginativos como yo en aquel tiempo.” Pero varios físicos fueron aguijoneados por el trabajo de Lee y Yang.”

“El primer físico que recogió el guante fue la Dra. Chien-Shiug Wu, profesora de física de la Universidad de Columbia, amiga de Yang y Lee, famosa por sus trabajos sobre las interacciones débiles y por el cuidado y la elegancia con que realizaba sus experimentos. El experimento planeado por la Dra. Wu implicaba la desintegración beta del cobalto 60, un isótopo del cobalto muy radioactivo que emite electrones. Cuando se enfría el cobalto 60 cerca del cero absoluto y se aplica un campo magnético que alinee estos átomos se espera que se emitan tantos electrones en la dirección norte del campo magnético como en la dirección sur. Si se conserva la paridad.” Pero la paridad no se conserva y la Dra. Wu observó más electrones emitidos en la dirección sur que en la dirección norte. “El experimento se realizó a finales de 1956, pero no se anunció el resultado hasta el 15 de enero de 1957, de manos del físico Isador Rabi de la Universidad de Columbia, quien además incluyó resultados de otro experimento confirmatorio realizado con mesones mu por físicos de Columbia en los laboratorios del ciclotrón Nevis (Nueva York). Una tercera prueba fue realizada en la Universidad de Chicago usando mesones pi y mu. En todo el mundo los físicos empezaron a comprobar la paridad en otras interacciones débiles y en 1958 era evidente que la paridad era infringida en todas esas interacciones. El enigma “theta-tau” estaba resuelto. Solo hay un mesón K o kaón. La paridad no se conserva.”