De Lucrecio a los quarks: el gran interrogante de la composición de la materia

Una pregunta que no ha sido patrimonio exclusivo de los científicos, también ha motivado a personas de otros ámbitos, como bien ejemplifica el poema De rerum natura (Sobre la naturaleza de las cosas) del poeta y filósofo romano Tito Lucrecio Caro (c. 94-51 a. C.).

Casi al comienzo de esta obra –7.400 versos en hexámetros, el verso de seis metros sin rima que utilizaron grandes poetas latinos como Virgilio y Ovidio– Lucrecio manifestaba a sus potenciales lectores: “Voy a explicarte la razón última del cielo y de los dioses, y a revelarte los elementos primeros de las cosas, con los que la Naturaleza crea las cosas, las nutre y hace crecer, y en los que las resuelve de nuevo una vez destruidas; a estos elementos solemos llamarlos, al exponer nuestra doctrina, materia, cuerpos genitales o semillas de las cosas, y también les damos el nombre de cuerpos primeros, porque de ellos, como de sus principios, nacen todos los seres”.

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Emociona leer frases como estas, compuestas hace más de dos mil años, frases que muestran que, aunque todo haya cambiado tanto, existen preguntas fundamentales ancladas desde antiguo en la naturaleza humana. Tal vez por la desoladora respuesta que daba –“todo se reduce a átomos, movimiento, vacío y azar”– durante mil años no se supo de la existencia de algún ejemplar de este poema, hasta que en el invierno de 1417 un buscador de libros perdidos de la Antigüedad, Poggio Bracciolini, encontró una copia en la abadía benedictina de Fulda, situada entre las colinas de Rhön y el macizo de Vogelsberg, en Alemania.

Pero no es de esta historia de la que quiero tratar ahora (léanla en un libro fascinante, El giro, de Stephen Greenblatt, publicado por la editorial Crítica), sino de la respuesta que se da en la actualidad a esta imperecedera cuestión. Una respuesta cuyo fundamento involucró no solo a la ciencia, sino también al lenguaje y a ese apartado de la naturaleza humana que son las pasiones.

Me refiero a la idea de la existencia de unos ultraminúsculos componentes básicos de la materia, los quarks, de cuya introducción se han cumplido en este 2024 que ahora acaba sesenta años (hecho que me ha recordado un artículo del físico Gerardo Herrera Corral publicado en uno de los magníficos suplementos, Mercurio Volante se titula, del número de diciembre la revista mexicana Hipócrita lector).

Hasta la introducción de la idea de los quarks, se pensaba que protones y neutrones eran estructuras atómicas inquebrantables, realmente básicas, y que la carga eléctrica asociada a protones y electrones era una unidad indivisible. Los quarks no obedecían a esta regla, ya que se les asignó cargas fraccionarias. La idea de su existencia se debió a dos físicos, que la propusieron simultánea pero independientemente en 1964: George Zweig y Murray Gell-Mann.

La ciencia es sinónimo de racionalidad pero en ella también hay cabida para gustos literarios y lingüísticos, pasiones y desencuentros

El caso de Zweig es particularmente interesante. Nació en Moscú en 1937, en el seno de una familia judía que emigró a Estados Unidos, donde Zweig estudió en la Universidad de Michigan, graduándose en 1959, pasando a continuación al Instituto Tecnológico de California (Caltech) para obtener su doctorado bajo la dirección del famoso Richard Feynman.

En 1964, poco antes de culminar ese doctorado, viajó a Ginebra, al CERN, para ampliar sus conocimientos. Allí, analizando las desintegraciones de ciertos tipos de partículas, llegó a la idea de que los hadrones (nombre con el que se denomina a partículas, como los protones y neutrones, que están sometidas a la interacción fuerte, la que une a estos dentro de los núcleos atómicos) están formados por tres partículas más fundamentales, de carga eléctrica fraccionaria con respecto a la del electrón, a las que llamó aces, recordando la baraja francesa e inglesa, en las que los palos están representados por una unidad, el naipe más poderoso, llamado as.

Zweig quería publicar su idea en la principal revista estadounidense de física, Physical Review, pero el director de publicaciones del CERN, el belga Léon van Hove, futuro director general del CERN, quería que lo hiciera en una revista europea, lo que originó serios problemas para Zweig, quien finalmente difundió su idea en un preprint del propio CERN.

Curiosamente, Gell-Mann –como Feynman, miembro de Caltech– publicó su teoría en una revista europea, European Journal Physics Letters. Y fue la terminología introducida por Gell-Mann, quarks, la que ha perdurado.

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En el libro en el que Gell-Mann expuso sus ideas sobre “lo simple y lo complejo”, El quark y el jaguar (Tusquets), explicó el origen del término: “En 1963, cuando bauticé con el nombre de ‘quark’ a los constituyentes elementales de los nucleones (nombre colectivo para el protón y el neutrón), partí de un sonido que no se escribía de esa forma, algo parecido a ‘cuorc’. Entonces, en una de mis lecturas ocasionales de Finnegans Wake, de James Joyce, descubrí la palabra ‘quark’ en la frase ‘Tres quarks para Muster Mark’. Dado que ‘quark’ (que se aplica más que nada al grito de una gaviota) estaba para rimar con ‘Mark’, tenía que buscar alguna excusa para pronunciarlo como ‘cuorc’. Pero el libro narra los sueños de un tabernero llamado Humphrey Chipden Earkwicker".

Y proseguía: "Las palabras del texto suelen proceder simultáneamente de varias fuentes, como las ‘palabras híbridas’ en A través del espejo, de Lewis Carroll. De vez en cuando aparecen frases parcialmente determinadas por la jerga de los bares. Razoné, por tanto, que tal vez una de las fuentes de la expresión ‘Tres quarks para Muster Mark’ podría ser ‘Tres cuartos para Mister Mark’ [cuarto en inglés es quart] en cuyo caso la pronunciación ‘cuorc’ no estaría totalmente injustificada. En cualquier caso, el número tres encaja perfectamente con el número de quarks presentes en la naturaleza".

Como se ve, la ciencia puede ser, es, sinónimo de racionalidad, pero en ella también hay cabida para idiosincrasias personales, gustos literarios y lingüísticos, al igual que para las pasiones y desencuentros.