Premio Nobel de física 2008

Mitad del premio Nobel de física de este año va a parar a manos de Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa:

for the discovery of the origin of the broken symmetry which predicts the existence of at least three families of quarks in nature

http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2008/

En el modelo estándar de partículas existen tres generaciones diferentes de partículas. Las partículas de dos generaciones diferentes se diferencian sólo en su masa, mientras que el resto de números cuánticos permanecen iguales. Las generaciones más altas tienen masa mayor.



La diferencia en masa las hace comportarse no obstante de formas muy diferentes, posibilitando sobre todo decaimientos de generaciones altas hacia generaciones más bajas, permitidos por la conservación de masa-energía. Por otro lado, el decaimiento de una generación baja a una alta está prohibido precisamente por la conservación de masa-energía. Son las partículas de la primera generación las que dan lugar a la materia observada debido a su estabilidad.

¿Cuál es la razón de que haya tres generaciones y no dos o cuatro?

Estríctamente la razón fundamental para la existencia de tres generaciones es desconocida, pero hace ya más de treinta años los físicos japoneses Kobayashi y Maskawa descubrieron que en el modelo estándar son necesarias al menos tres generaciones de partículas elementales para permitir la violación de la simetría CP (carga y paridad) observada experimentalmente. Esta simetría, a su vez, se la cree responsable, entre otros mecanismos, de la asimetría entre materia y antimateria en el universo.

Ahora bien, tales condiciones sólo exigen un mínimo de tres generaciones y no impiden la existencia de cuatro o más. Una de las razones por las que se cree que no puede haber más de tres generaciones es la vida media del bosón Z. En su decaimiento este tiene contribuciones de todas las generaciones. Por tanto, si existiesen cuatro o más generaciones, la vida media debería ser menor. Griffiths en "Introduction to Elementary Particles" pone aquí muy acertadamente el ejemplo de las enfermedades graves o letales: a mayor cantidad de tales enfermedades posibles, menor la vida media de las personas.