(10 de abril de 1935-16 de agosto de 2010)
Fe y obras
A lo largo de su vida mostró, de manera asombrosa, la compatibilidad entre su fe católica y su vocación científica, no solo en el área de la física en la que destacó sino también en sus posiciones respecto a otras áreas del conocimiento, en las cuales tenía alguna opinión, como su postura contra el creacionismo y el evolucionismo materialista.
« Hoy entre los científicos católicos está muy claro que se puede creer muy bien en el evolucionismo y en la creación (no en el creacionismo). Decir lo contrario es como argumentar que la Tierra es plana o que el Sol se mueve porque la Biblia lo dice » (Bassoli, 2020)
Como católico practicante no dudó en mostrar su fe abiertamente e incluso participó en distintos debates sobre ciencia y religión. Fue nombrado director de la Academia Pontificia de las Ciencias por San Juan Pablo II en 1986. Se mantuvo, sin embargo, al margen de los temas que consideraba no correspondientes al área de las ciencias sino de la teología, así lo muestra en varias entrevistas, por ejemplo la realizada por el diario italiano “Famiglia Cristiana” en 2009, a la pregunta sobre cómo debíamos considerar las palabras de la Biblia sobre la creación del hombre, respondió:
« Esto es asunto de teólogos. Es un error considerar la ciencia como la emancipación progresiva de la teología, porque es una posición ideológica que no respeta ni la ciencia ni la teología»
Estaba convencido, como científico y creyente, que entre la ciencia y la fe debe haber respeto mutuo operando en distintos campos: el racional y el existencial. Tomó muy en serio sus afirmaciones en ambos ámbitos y no compartió la definición de “partícula de Dios” dada al “bosón de Higgs”. Comentó al respecto:
«Llamar al bosón de Higgs la partícula de Dios fue el truco extravagante de un colega estadounidense, pero no tiene nada que ver con Dios»
Su posición sobre el tema era distinta, buscando posiciones claras a favor de la corrección científica y la objetividad conociendo los límites de su disciplina.
« En italiano, hay un dicho popular, non cade foglia che Dio non voglia. (Ninguna hoja cae a menos de que Dios lo quiera). Lo que la ciencia intenta hacer es tratar de explicar cómo cae la hoja. Por ejemplo, gravedad. La gravedad explica a nivel científico cómo cae la hoja. Una vez me dijeron que Santo Tomás lo expresó de esta manera: todo desciende de la voluntad de Dios, pero esto no significa que lo que sucede no tenga su propia lógica, su propia forma de ocurrir. No somos marionetas en las manos de Dios, sin medios —volición, músculos— para hacer lo que sea que hagamos. Sería degradante pensar que Dios está causando directamente que todas las hojas caigan del árbol. En cambio, existe un sistema, un mecanismo, mediante el cual suceden las cosas. Creo que aquí no hay ningún problema filosófico ni teológico. Este fue el pensamiento de Juan Pablo II: no hay una razón a priori para ver un choque entre ciencia y religión. Están haciendo cosas diferentes. » (Allen, 2005)
En una entrevista realizada por Matteo Bartocci, a la pregunta: ¿Es la ciencia el único tipo de conocimiento? Respondió:
« No necesariamente, de lo contrario entramos en el campo del reduccionismo. Está claro que a partir de los quarks es difícil explicar la psicología humana. Se debe reconocer la posibilidad de que diferentes ciencias, como la filosofía y la psicología, expliquen ciertos fenómenos o conceptos, como también lo haga la enseñanza religiosa, para tener contenidos de verdad. La ciencia no tiene por qué ser totalitaria: es un método muy eficaz para llegar a la verdad. Lo cual, sin embargo, está lejos de dejarlo todo saber. Por un lado, es necesario ser consciente de la imperfección del progreso científico y, por otro, reconocer su carácter acumulativo. »
Esa fe que lo acompañó a lo largo de su vida y que nunca vio en contraste con su actividad como científico, también lo llevó a expresar su deseo de una ciencia en bien de la humanidad y una distribución más equitativa de sus frutos:
«El rápido avance del conocimiento científico y las capacidades tecnológicas plantea un problema de justicia y equidad. Gran parte del conocimiento científico se produce en los países ricos, por lo que estos países son los que disfrutan de la mayoría de los frutos económicos asociados a las nuevas tecnologías. La brecha entre ricos y pobres tiende a ensancharse, y los pobres se vuelven cada vez más dependientes de los ricos para sus necesidades básicas. El problema va más allá de la ciencia […] Los países pobres deben tener la oportunidad de contribuir al desarrollo del conocimiento científico y participar igualmente de los frutos del progreso. » (Cabibbo, 2000)
Vida académica
Nació en Roma el 10 de abril de 1935 en una familia siciliana culta, su padre Emanuele era abogado y su madre era ama de casa. En esta ciudad pasó su infancia y los años de guerra que afectaron profundamente al país, desde muy joven le llamó la atención astronomía y el funcionamiento de los equipos de radio, que solía desarmar. Sus años escolares pasaron durante la Roma ocupada e ingresó a la secundaria en el “Liceo Classico T. Tasso Salerno”. En los años posteriores a la guerra desarrolló un gran gusto por la literatura estaodunidense y visitaba regularmente la biblioteca en la embajada de Estados Unidos, gusto que compartiría con su futura esposa Paola Iandolo, profesora titular de literatura en la Universidad de Salerno (de su matrimonio nacería su hijo Andrea, biólogo molecular). Ingresó a la Universidad de Roma, La Sapienza y se graduó como físico en 1958 con una tesis sobre interacciones y decadencia de muones, Bruno Touschek fue su supervisor; Francesco Calogero y Paolo Guidoni fueron sus compañeros en el mismo tema de tesis.
Tras completar su tesis y graduarse se convirtió en investigador en el Instituto Nacional de Física Nuclear en Roma, tuvo varias publicaciones en la revista de física “il Nuovo Cimento” en 1959 [1], [2]. Después de un seminario celebrado por Wolfang Panofsky en Roma, Cabibbo había estudiado un posible resultado de la colisión entre electrones y positrones, la producción de dos o tres piones, partículas mediadoras entre la interacción nuclear fuerte entre nucleones. En 1960 se volvió investigador en los Laboratorios Nacionales de Frascati y tenía colaboración con el físico Raul Gatto, publicaron en la revista Physics Review [3] y también público en ese año en Il Nouvo Cimento [4]. Su contribución teórica fundamental vino en 1961, cuando, Gatto y Cabibbo, realizaron un cálculo completo de todos los resultados predecibles de las colisiones entre electrones y positrones [5]. Debido a su importancia, el trabajo fue apodado por los físicos experimentales de la epoca como “La Biblia”.
Cabbibo también realizo cálculos sobre efectos como la producción de las partículas Z y de los pares partícula-antipartícula W, que constituyen las corrientes electrodébiles, estos no podían ser confirmados aún y décadas después fueron observados en el CERN y llevaron a la concesión del Premio Nobel a Carlo Rubbia, en 1984.
En 1962 se convierte en becario del CERN en Ginebra y tras un año como investigador asociado en el Lawrence Berkeley National Laboratory de Bekerley, E.U.A., se vuelve senior scientist del CERN en 1964. Durante su estadía en el CERN realizó su principal contribución a la física de partículas elementales [8], considerado en 2006 el estudio más citado en el mundo de la física, de los más de 350.000 artículos de física publicados desde 1893 (The Franklin Institute, 2011). En este artículo aparece la definición del ángulo que luego se conocerá como el “ángulo de Cabibbo” (del que se podrá ahondar más en la siguiente sección). Al respecto Nicola explicó que se inspiró en sus trabajos previos sobre las interacciones de los fotones de alta energía con los cristales, y también mencionó:
« Ese artículo permitió explicar algún misterio de la física de la época. Se adelantó unos meses a la idea de la existencia de los quarks y explicó cómo se produce la mezcla de diferentes partículas dentro de una.» (Bassoli, 2020)
Ese año fue de los más prolíferos, publicando un total de 8 artículos relacionados con la física de partículas, en distintas revistas. En 1965 se convierte en profesor adjunto en la Universidad de Harvard y posteriormente ganó el concurso para profesor de física teórica en la Universidad de L’Aquila. Cabibbo reconoció que ser científico lo convirtió en un ciudadano del mundo, mudandose de Italia a Princenton, Nueva Jersey; al CERN en Ginebra, Suiza; a ciudades de toda Europa; y a Bekerley y Pasadena, California. Sin embargo nunca dejó de visitar Roma, la ciudad de su infancia, al respecto dijo:
« Estaba en casa la mitad del tiempo y el resto del tiempo estaba viajando por todas partes. Fue una experiencia muy cosmopolita, que no era común en otras formas de vida en ese momento. Algunos de mis amigos más cercanos eran estadounidenses, o ingleses.» (Perricone, 1999)
Fue profesor de física teórica en la Universidad de Roma, La Sapienza de 1966 hasta 1982, a la que regresaría en 1994 como profesor titular de física de partículas elementales. A lo largo de su carrera fue profesor visitante de las universidades de: París (1977-1978), Nueva York (1980-1981), Siracusa (1986-1992) e invitado en el CERN (2003-2004). También fue: miembro del Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, E.U.A. (1970-1973); miembro de la Academia Nacional de Ciencias de E.U.A; presidente del Instituto Nacional de Física Nuclear, Italia (1985-1993); presidente de la Agencia de Nuevas Tecnologías, Energía y Medio Ambiente (ENEA), Italia (1993-1998); ganador del premio Sakurai de la Sociedad Estadounidense de Física (1989); ganador del premio de la Sociedad Europea de Física (1991); ganador de la Medalla Matteucci (2003); y la Medalla Dirac del ICTP (2010).
En el 2008 se otorgó el premio Nobel de Física a Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa por sus aportaciones con la matriz de Cabibbo–Kobayashi–Maskawa, este hecho que despertó la molestia de muchos físicos, en especial en Italia, Cabibbo prefirió no dar ningún comentario.
A pesar de sus frecuentes movimientos, no perdió su amor por la ciudad donde nació y en particular por su barrio: a lo largo de su carrera vivió a unos cientos de metros de su lugar de nacimiento. Nicola padecía un tumor desde hacía mucho tiempo y la noche del 16 de agosto del 2010 en el Hospital Fatebenefratelli de Roma, falleció tras ser internado por una crisis respiratoria.
Física de Altas Energías
Cabibbo se especializó en el tema de la física de altas energías, también conocida como física de partículas, que busca comprender el comportamiento de lo muy pequeño, de lo nuclear y subatómico, a partir de bloques fundamentales que los físicos llaman partículas fundamentales. La forma en que los físicos, como Cabibbo, hacen esto es mediante algo llamado Modelo Estándar. Para entender las dos grandes aportaciones de Cabibbo a la física de altas energías, debemos hablar un poco de ese Modelo Estándar.
Este es un bosquejo de las partículas del modelo estándar. Las primeras tres columnas son las partículas conocidas como fermiones y las otras cinco partículas son conocidas como bosones. Los fermiones en morado son conocidos como quarks mientras que los fermiones en verde son conocidos como leptones. Se puede apreciar que hay seis “tipos” de quarks (llamados sabores) y también hay seis “tipos” de leptones (también llamados sabores, es decir, hay seis sabores de quarks y seis sabores de leptones). De los bosones, el gluón está encargado de la interacción fuerte, el fotón de la interacción electromagnética, los bosones Z y W de la interacción débil y el bosón de Higgs de darle masa al resto de partículas.
Imagen recuperada de: Tomé, C., 2014. Del modelo estándar. Cuaderno de Cultura Científica. Disponible en: https://culturacientifica.com/2014/06/17/del-modelo-estandar/ [Obtenido el 8 Abril del 2021].
El Modelo Estándar dice que las partículas fundamentales (hasta ahora descubiertas) son las 17 partículas mostradas en la figura anterior y que, además, de cada “tipo de partícula” (que para los quarks y leptones el “tipo de particula” en realidad se le llama sabor) puede haber variantes como: en el caso del bosón W (que difieren en su carga eléctrica), en el caso de los quarks (que difieren en su carga de color) y en el gluón (que hay ocho tipo de gluones). Claro, también existen las anti-partículas. Como se puede apreciar a simple vista, es una teoría algo complicada, y al sumergirnos más en ella se vuelve mucho más complicada, pues las partículas interactúan entre sí y las matemáticas que se utilizan pueden parecer algo espantosas para los no tan adentrados en la física y matemáticas. Una teoría tan compleja como esta tiene también muchos problemas sin resolver y Cabibbo explicó dos de estos problemas. El primer problema es la transición de quark down a quark up y el segundo problema es el cambio de extrañeza en las partículas compuestas (la extrañeza es el número de antiquarks strange menos el número de quarks strange en una partícula compuesta; se creía que, en los procesos que involucra a partículas compuestas, este número se conservaba, pero se observó que no era así); es importante aclarar que cuando Cabibbo propone una solución a estos problemas, sólo se habían descubierto los quarks up, down y strange (véase la figura con las partículas del Modelo Estándar). Como solución, Cabibbo propuso que, por interacción débil, el quark down y el quark strange podrían decaer en un quark up y que la probabilidad de que el quark down decayera en un quark up (llamémosle P1) sumada a la probabilidad de que el quark strange decayera en un quark up (llamémosle P2) debía ser igual a uno (es decir, P1+P2=1; posteriormente, Cabibbo lo formalizaría en un artículo en 1967); pero para que la teoría fuera simétrica, debía existir otro quark (que aún no se descubría para ese entonces) tal que el quark down tuviera una probabilidad P2 de decaer en él y el quark strange tuviera una probabilidad P1 de decaer en él (sí, con las probabilidades al revés). Estas probabilidades están relacionadas con un ángulo (que actualmente se conoce como ángulo de Cabibbo) y que este científico italiano explicó en un artículo en 1963. En 1973, Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa extendieron el trabajo de Cabibbo a seis quarks, y no cuatro, para poder resolver otros problemas de la física de partículas, a este trabajo se le conoce como Matriz de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa. Este trabajo se realizó incluso antes que se confirmara experimentalmente la existencia de los quarks charm, top y bottom. Por este trabajo le dieron el Nobel a Kobayashi y Maskawa, en 2008, pero no a Cabibbo, esto generó mucha controversia.
Principales Publicaciones
[1] Cabibbo, N., ‘On the radiative decay of charged π-mesons’, Il Nuovo Cimento, 11, pp. 837-842 (1959);
[2] Cabibbo, N., ‘Leptonic decay modes of K-mesons and hyperons’, Il Nuovo Cimento,13, pp. 1086-1110 (1959);
[3] Cabibbo, N., Gatto, R., ‘Pion form factors from possible high-energy electron-positron experiments’, Physics Review, 4, n. 6, pp. 313-314 (1960);
[4] Cabibbo, N., ‘Cross sections of reactions produced by high energy neutrino beams’, Il Nuovo Cimento,15, pp. 304-310 (1959);
[5] Cabibbo, N., Gatto, R., ‘Electron-Positron Colliding Beam Experiments’, Physical Review, 124, p. 1577 (1961);
[6] Cabibbo, N., ‘Measurement of the Linear Polarization of g Rays by the Elastic Photoproduction of p 0 on He 4’, Physical Review, 124, p. 1577 (1961);
[7] Cabibbo, N. and Gatto, R., ‘Proton-Antiproton Annihilation into Electrons, Muons and Vector Bosons’, Il Nuovo Cimento, 24, pp. 170-80 (1962);
[8] Cabibbo, N., ‘Unitary Symmetry and Leptonic Decays’, Phys. Rev. Lett., 10, pp. 531-3 (1963);
[9] Cabibbo, N., G. Da Prato, G. De Franceschi y U. Mosco., ‘Absorption of γ-rays in crystals and the production and analysis of linearly polarized γ-rays’, Nouvo Cimento, 27, pp. 979-994 (1963)
[10] Cabibbo, N. and Maksymowicz, A., ‘Determination of the Form Factors in Kμ3 Decays’, Phys. Lett., 9, pp. 352-3 (1964);
[11] Cabibbo, N., ‘Unitary Symmetry and Nonleptonic Decays’, Phys. Rev. Lett., 12, pp. 62-3 (1964);
[12] Cabibbo, N. and Radicati, L.A., ‘Sum Rule for the Isovector Magnetic Moment of the Nucleon’, Phys. Lett., 19, pp. 697-9 (1966);
[13] Cabibbo, N., Parisi, G. y Testa, M., ‘Hadron Production in e+ e- Collisions’, Lettere al Nuovo Cimento, 4, pp. 35-9 (1970);
[14] Altarelli, G., Cabibbo, N. y Maiani, L., ‘The Drell-Hearn Sum Rule and the lepton Magnetic Moment in the Weinberg Model of Weak and Electromagnetic Interactions’, Phys. Lett., 40B, pp. 415-9 (1972);
[15] Bahcall, J.N., Cabibbo, N. y Yahil, A., ‘Are Neutrinos Stable Particles?’, Phys. Rev. Lett., 28, pp. 316-8 (1972);
[16] Cabibbo, N. y Parisi, G., ‘Exponential Hadronic Spectrum and Quark Liberation’, Phys. Lett., 59B, pp. 67-9 (1975);
[17] Cabibbo, N., ‘Bag Models’, Proceedings of the International Neutrino Conference, Aachen (1976); Cabibbo, N., ‘Time Reversal Violation in Neutrino Oscillation’, Phys. Lett., 72B, pp. 333-5 (1978);
[18] Cabibbo, N., ‘The Impact of Gauge Theory on Elementary Particle Physics’, Proceedings of the Thirteenth ‘Gauge Theories Leptons’ Rencontre de Moriond, Vol. II, (J. Tran Thanh Van, ed.)(1978);
[19] Cabibbo, N., ‘Parton Distributions and their Q2 Dependence’, The Whys of Subnuclear Physics, Plenum Publishing Corporation (1979);
[20]Cabibbo, N., Maiani, L., Parisi, G. y Petronzio, R., ‘Bounds on the Fermions and Higgs Boson Masses in Grand Unified Theories’, Nucl. Phys. B, 158, pp. 295-305 (1979);
[21] Cabibbo, N. and Maiani, L., ‘The Vanishing of Order-G Mechanical Effects of Cosmic Massive Neutrinos on Bulk Matter’, Phys. Lett., 114B, pp. 115-117 (1982);
[22] Cabibbo, N. and Marinari, F., ‘New Method for Updating SU(N) Matrices in Computer Simulations of Gauge Theories’, Phys. Lett., 119B, p. 387 (1982);
[23] Cabibbo, N., ‘Gauge Theories and Monopoles’ (A Modest Introduction) Techniques and Concepts of High Energy Physics (Thomas Ferbel, ed.), NATO ASI Series, Series B: Physics, vol. 99 (47) Plenum Press (1983), New York, Proceedings of the Second NATO Advanced Study Institute, Lake George (Jul 1982);
[24] Allega, M., Cabibbo, N., ‘Acoustic Detection of Superheavy Monopoles in Gravitational Antennas’, Lett. Nuovo Cimento, 38, pp. 263-9 (1983);
[25] Cabibbo, N., Maiani, L. y Srivastava, Y., ‘Anomalous Z Decays: Excited Leptons?’, Phys. Lett. B, 139, pp. 459-463 (1983);
[26] Cabibbo, N., Martinelli, G. and Petronzio, R., ‘Weak Interactions on the Lattice’, Nuclear Physics, 244B, pp. 381-91 (1984);
[27] Cabibbo, N., ‘Quark Mixing’, Proceedings of the X Capri Symposium, 30 Years of Elementary Particle Theory (May 1992);
[28] Cabibbo, N., ‘Lepton Photon 2001 Conference: Concluding remarks’ Int.J.Mod.Phys.A, Vol. 17 pp. 3500-3512 (2002);
[29] Cabibbo, N.,Swallow, E. C. y Winston, R. Semileptonic hyperon decays Ann.Rev.Nucl.Part.Sci. 53 pp. 39-75 (2003);
[30] Cabibbo, N. e Isidori, G. ‘Pion-pion scattering and the K —> 3pi decay amplitudes’ JHEP 03, 021 (2005);
[31] Cabibbo, N., ‘Neutrino oscillations’. PoS EMC2006, 003 (2006).
Fuentes:
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Cabibbo, N., 1963. Unitary Symmetry and Leptonic Decays. Physical Review Letters, 10(12), pp.531-533.
Cabibbo, N., Maiani, L. y Preparata, G., 1967. Radiative corrections to leptonic decays and composite models for strong interactions. Physics Letters B, 25(2), pp.132-135.
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Imagen, derechos de autor: Ferroni, F. 2010. The scientific legacy of Nicola Cabibbo [online] Sapienza Universita di Roma. Disponible en: https://indico.cern.ch/event/105264/contributions/1305083/attachments/17207/24943/NicolaC.pdf [Obtenido el 8 de Abril del 2021]
Infografía
