Nota dominical: Los “sakatones” y como un error experimental puede matar a una teoría

Un error experimental mató en 1962 al modelo de Sakata de 1956. Su predicción de dos nuevos mesones en 1957, que fueron encontrados en 1961, no mereció el Premio Nobel. Un error experimental fue el responsable de que hoy hablemos de “quarks” en lugar de “sakatones” (las partículas “ideales” que sustentaban la simetría SU(3) del modelo de Sakata). Gell-Mann tuvo más suerte con su vía óctuple de 1961; su predicción de un nuevo barión en 1962, descubierto en 1964, le llevó a recibir el tan preciado galardón en 1969. Quizás conviene que recordemos al ya olvidado Sakata.

En 1956, Shoichi Sakata [1] propuso un nuevo modelo para los 7 mesones y 8 bariones conocidos en su época; según su modelo estaban compuestos de tres partículas más fundamentales, que el llamó p, n y Λ porque pensó que se trataba del protón, del neutrón y del barión lambda. Su modelo no predecía ninguna nueva partícula y en 1956 los físicos estaban interesados en otras cuestiones más importantes (como la violación de la paridad en las interacciones débiles). Lew B. Okun “reinventó” el modelo de Sakata en 1957 afirmando que los “sakatones” p, n y Λ no eran partículas físicas, prediciendo además dos nuevos mesones η=ΛΛ y η’=(pp-nn)/√2.

El modelo de Sakata no recibió demasiada atención hasta 1959. Destaca el artículo de A. Gamba, R. Marshak y S. Okubo [2] que proponía una simetría entre los tres “sakatones” (Λ, n, p) y los tres leptones  conocidos entonces (µ, e, ν), y el de Y. Yamaguchi [3] que usaba el grupo de simetría SU(3) para modelar dicha simetría, prediciendo 9 mesones pseudoescalares (9 = 3×3). En 1960, incluso R. Feynman y M. Gell-Mann publicaron artículos sobre el modelo de Sakata, cuyo mayor problema era que las mesones predichos η y η’ no habían sido descubiertos; lo fueron en 1961 [4].

En 1962, por error, se creyó que ciertos datos experimentales “falseaban” el modelo de Sakata. Meses más tarde se descubrió que el resultado experimental era solo una fluctuación estadística, pero para entonces todo el mundo pensaba que el modelo de Sakata era incorrecto y había sido “falseado.” Para entonces todo el mundo pensaba que la vía óctuple, introducida por M. Gell-Mann en 1961 [5], que había predicho un nuevo barión, la partícula omega menos [6], era el modelo correcto (Yuval Ne’eman también lo predijo el mismo año). Para entonces, Gell-Mann era la estrella y Sakata solo un mal recuerdo. El descubrimiento en 1964 de la partícula predicha por Gell-Mann y Ne’eman colocó al primero en la recta hacia el Nobel. La Academia Sueca olvidó a Sakata, Okun, e incluso a Ne’eman. Quizás porque descubrir un nuevo barión es más importante que descubrir dos nuevos mesones. O quizás, porque, a veces, un error experimental puede matar a una teoría.

Referencias:

[1] S. Sakata, “On a composite model for new particles,” Progr. Theor. Phys. 16: 686-688 (1956) [pdf gratis].

[2] A. Gamba, R. Marshak, S. Okubo, “On a symmetry in weak interactions,” Proc. Nat. Ac. Sci. 45: 881-885 (1959) [pdf gratis].

[3] Y. Yamaguchi, “A composite theory of elementary particles,” Progr. Theor. Phys. Suppl. 11: 1-36 (1959).

[4] A. Pevsner et al., “Evidence for three-pion resonance near 550 MeV,” Phys. Rev. Lett. 7: 421-423 (1961).

[5] M. Gell-Mann, “The eightfold way: A theory of strong interaction symmetry,” Report CTSL-20 (1961) [pdf gratis].

[6] M. Gell-Mann, “Symmetries of baryons and mesons,” Phys. Rev. 125: 1067-1084 (1962) [pdf gratis].

[7] V. E. Barnes et al., “Observation of a hyperon with strangeness number three,” Physical Review Letters 12: 204-206 (1964) [pdf gratis].

Esta entrada está basada en la historia que nos cuenta de primera mano L. B. Okun, “The impact of the Sakata model,” Prog. Theor. Phys. Suppl. 167: 163-174 (2007) [arXiv:hep-ph/0611298].

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6 pensamientos en “Nota dominical: Los “sakatones” y como un error experimental puede matar a una teoría

  1. Hola, Francis. No acabo de entender los conceptos de “falsear” y “falseaban”. Supongo que estos términos aluden a la falsabilidad de las teorías científicas propuesta por Popper. Pero no es lo mismo que una teoría sea falsa a que sea falsable o mejorable o perfeccionable o incluso refutable. Vemos que la geometría pseudo euclídea falsa la geometría de Euclides clásica pero no demuestra que sus axiomas sean falsos. Y como éste, hay otros ejemplos. Mejorar, perfeccionar o diseñar nuevas teorías a partir de la antigua no siempre resta consistencia y coherencia axiomática al modelo original. Saludos.

    • Artemio, se descubrió un modo de desintegración de una partícula que estaba prohibido por el modelo de Sakata, por tanto, se había descubierto un hecho experimental incompatible con dicha teoría que la refutaba (o falsaba). Unos meses más tarde se descubrió que todo era mentira y que dicho modo de desintegración no existía (había sido un error de interpretación cometido por los físicos de dos experimentos distintos). Sin embargo, el daño ya estaba hecho y mucha gente tenía en su cabeza que el modelo de Sakata era incompatible con la realidad y lo mejor era olvidarse que existía.

  2. En mi opinión, la teoría falsacionista popperiana admite dos versiones, la fuerte y la débil. Me parece que en tu opinión, y en el caso específico de Sakata, falsar es refutar, que es la versión fuerte de la teoría. Esto me recuerda lo que escribe Michael Brooks en “Radicales libres”, la gran competitividad que existe entre los físicos, una competencia que a veces adquiere rapidez c. Lo malo es cuando la frontera entre la competitividad y la agresividad se torna difusa y aparece un escenario aleatorio.

  3. Es un buen ejemplo de Sociología del Conocimiento. Se sigue estudiando en alguna universidad la Teoría de la Ciencia (Filosofía) pero al paso que vamos desaparecerá….excepto para la élite.

  4. Un error experimental y el no ser anglosajón. Si hubiera pertenecido al núcleo anglosajón ya hubieran rescatado su nombre y le hubieran dado, si no un nobel, los honores correspondientes.

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