Petermann, Gell-Mann y Zweig: un triplete en la historia de los quarks

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En el verano de 1963 el físico André Petermann fue postdoc en la División Teórica del CERN junto al doctorando George Zweig de Murray Gell-Mann. El 30 de diciembre de 1963 llegó a la revista Nuclear Physics un artículo de 4 páginas de Petermann que proponía que los mesones estaban formados por un par espinor-antiespinor y los bariones por tres espinores, y que estos espinores tenían carga fraccionaria. El 04 de enero de 1964 la revista Physics Letters recibió un artículo de 2 páginas de Gell-Mann proponiendo el modelo de quarks para los hadrones. El 17 de enero de 1964 está fechado un informe técnico del CERN de 20 páginas en el que Zweig propone el mismo modelo, pero le llama aces (ases, como en la baraja) a los espinores (quarks) que constituyen los hadrones.

El artículo de Petermann se publicó en marzo de 1965 porque, según el editor de Nuclear Physics, se demoró en corregir las pruebas de galería. ¿Menciona Petermann los espinores en su artículo tras conocer los trabajos de Gell-Mann y/o Zweig? ¿Tuvo la idea Petermann tras conversar con Zweig en el verano de 1963? ¿Tuvo la idea Zweig tras hablar con su director Gell-Mann? Zweig leyó su tesis doctora el 01 de enero de 1964. Gell-Mann ha escrito que tuvo la idea en marzo de 1963, tras hablar con Robert Serber. Y en una entrevista en vídeo afirma haber enviado un artículo a Physical Review Letters a finales de 1963 que fue rechazado en la revisión por pares, por lo que luego lo envió más tarde a Physics Letters.

Más información en Álvaro de Rújula, “Who invented quarks?” CERN Courier, 30 May 2014; Vladimir A. Petrov, “Half a Century with Quarks,” arXiv:1412.8681 [physics.hist-ph], y Álvaro de Rújula, “Archeology and evolution of QCD,” EPJ Web of Conferences 137: 01007 (2017), doi: 10.1051/epjconf/201713701007, arXiv:1610.07466 [hep-ph].

Los artículos originales citados son A. Petermann, “Propriétés de l’étrangeté et une formule de masse pour les mésons vectoriels,” Nuclear Physics 63: 349-352 (1965), doi: 10.1016/0029-5582(65)90348-2; M. Gell-Mann, “A schematic model of baryons and mesons,” Physics Letters 8: 214-215 (1964), doi: 10.1016/S0031-9163(64)92001-3; G. Zweig, “An SU3 model for strong interaction symmetry and its breaking,” CERN-TH-401 (1964), CD-CERN-CH. El vídeo con la entrevista a Gell-Mann sobre su posible envío a PRL lo puedes disfrutar en este enlace.

El modelo de los quarks se inspira en el modelo de Sakata de 1956, como ya conté en este blog en “Los “sakatones” y como un error experimental puede matar a una teoría”, LCMF, 22 Jul 2012; también recomiendo “La historia de los quarks y Murray Gell-Mann”, LCMF, 09 Jul 2010.

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Por cierto, a veces se afirma que Gell-Mann recibió el Premio Nobel de Física en 1969 por haber inventado la teoría de los quarks. Sin embargo, lo recibió por su Vía Óctuple (The Eightfold Way), el modelo SU(3) para el sabor, de 1961 y su predicción teórica de la partícula (barión) Ω, de 1962; por cierto, la predicción de esta partícula también fue realizada de forma independiente por Yuval Ne’eman.


6 Comentarios

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Hosny BermeoHosny Bermeo

Interesante historia, me ha recordado lo sucedido con L. Meitner y O. Hahn; así, como también, Crick, Watson, Wilkins y Franklin.
Felicitaciones Dr. Villatoro por acercar la ciencia a la comunidad, y aportar con excelente contenido.

Pedro MascarósPedro Mascarós

Es obvio que a mismas necesidades, surgen mismas ideas, sobre todo si se comparte el contexto.

Justamente, leyendo el artículo anterior de este gran blog, sobre los avances tecnológicos de los chinorris, andaba yo pensando en cómo surge en muchos sitios a la vez, la misma solución, a la siguiente pregunta:
¿Cómo puedo hacer para que solamente yo, o la gente que yo quiera, pueda tener acceso a un lugar físico público (no escondido) o a una información accesible?
La solución, a pesar de no ser teóricamente perfecta, no ha sido superada hasta nuestros días, y ha hecho falta encontrar en la naturaleza propiedades absolutamente nuevas ( de caracter ontológico) para poder reforzarla, pero la solución original, esto es, el poseer yo un objeto físico único (llave), o una determinada información única (clave) sigue sin ser mejorada, a pesar, como digo, de su debilidad esencial, a saber, que al tener que ser ese objeto físico, o clave, manejable por mí, entonces, ha de poseer unas restricciones que hacen que pueda ser emulada, aun a base de fuerza bruta.

Ha sido necesario el descubrimiento de las propiedades cuánticas de la naturaleza para reforzarla con la seguridad de poder saber si la información ha sido violada (y quien sabe si en el futuro, lugares físicos, también).

GroovyGroovy

Según el teórico español F. J. Induráin Muñoz, el físico estadounidense Murray Gell-Mann pensaba que los quarks eran entidades matemáticas, no reales, y sostuvo esta idea al menos hasta 1973. La evolución teórica de Gell-Mann desde los 50 es interesante, a comienzos de esa década aterrizó en Chicago e investigó con Murph Goldberger las relaciones de dispersión, ideó una aproximación relativista a la teoría de campo, elaboró una teoría pseudo-escalar de los mesones y trabajó sobre el grupo de renormalización.

En 1947 se produjo la detección experimental de los piones y las partículas extrañas (inestables), llamadas partículas V. En 1951 el físico español Rafael Armenteros y sus colaboradores descubrieron que las partículas V neutras son de dos tipos, una especie de superneutrón y un mesón. De modo que en 1953 Gell-Mann se encontró con la “extrañeza”, un fenómeno que le intrigó por inusual. Ese año escribió un paper que tituló “Isotopic Spin and Strange Particles”, pero Physical Review sugirió cambiarlo por el de “Isotopic Spin and New Unstable Particles”, a lo que Gell-Mann accedió después de una prolija correspondencia entre las partes. El término isospín lo introdujo Werner Heisenberg y explica las simetrías de los nucleones.

Es sabido que el modelo de quarks ha metabolizado una serie de fenómenos bautizados como extrañeza, encanto, color, carga fraccionaria, etc. No solo eso, lo que en principio tenía por objetivo simplificar la ontología de los nucleones ha derivado a una fenomenología teórica de gran complejidad (en palabras de Lubos, terriblemente técnica) que diverge del objetivo inicial. Mientras más se insiste en fraccionar los quarks más lejos quedan los átomos, nucleones y electrones. A día de hoy los quarks monopolizan el discurso del SM.

Por último, me parece reseñable la resistencia que R. Feynman opuso al modelo de los aces propuesto por G. Zweig y que contribuyó a apuntalar el modelo de quarks. Según Induráin, Feynman tenía puesto un ojo en la vieja Europa, le fascinaba la perspectiva de Tulio Regge, uno de los físicos más brillantes del XX y coautor de la teoría de la matriz S con L. Landáu, W. Heisenberg, J. A. Wheeler, etc.

GroovyGroovy

Mascaros, gracias. Reconozco que al recopilar información para escribir el comentario me sorprendió saber de Rafael Armenteros, al cual no conocía de nada, fue una sorpresa. Te adjunto la sentida necrológica escrita por sus colegas del CERN, entre otras cosas se dice que:

“With the passing-away of Rafael Armenteros, we have lost one of the physicists of CERN’s pioneering era and one of the key players in the first discoveries that helped to establish the Laboratory’s renown. We have also lost a friend with whom we shared some inspiring, unforgettable hours”.

http://cds.cern.ch/record/726447?ln=es

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