Paul Dirac fue un físico nacido en Bristol en 1902, al que se le atribuye haber introducido la noción de “antimateria” y haber predicho la existencia y las propiedades de una partícula desconocida hasta 1931, una especie de “antielectrón” que hoy se conoce como “positrón” (y que dio lugar a la tomografía por emisión de positrones o PET). Según cuentan sus coetáneos, era tan callado que sus compañeros de Cambridge acuñaron el término “dirac” como una medida de locuacidad: llamaban “un dirac” a la emisión de una palabra por hora.
Por sus aportes, este personaje es reconocido como un gigante de la física y ayer, como cada 8 de agosto desde 1985, día de su nacimiento, el Centro Internacional de Física Teórica Abdus Salam (ICTP, según sus siglas en inglés) anunció el premio que lleva precisamente el nombre de este científico que fue Nobel en 1933 junto con Erwin Schrödinger “por el descubrimiento de nuevas formas productivas de la teoría atómica”. Dos de los cuatro premiados con esa distinción considerada por su prestigio una de las más importantes del mundo en esa disciplina son nada menos que una pareja de investigadores argentinos: Marina Huerta y Horacio Casini. Los restantes dos galardonados de este año son Shinsei Ryu, de los Estados Unidos, y Tadashi Takayanagi, de Japón.
El galardón se otorga a científicos que hayan realizado aportes sobresalientes en áreas de la física teórica. En la Argentina, lo recibieron previamente Juan Martín Maldacena, en 2008, y Miguel Virasoro, en 2020. A Marina y Horacio, la llamada desde Trieste los tomó totalmente desprevenidos. “Es increíble –exclama ella, desde Bariloche, todavía sin salir de la sorpresa–. No teníamos la menor idea. Un jurado elige los premiados y les avisan un día antes. Voy a ser honesta, pensamos que era una broma. Hasta esta mañana, cuando tuvimos la entrevista con el director de ICTP, Atish Dabholkar, no terminamos de convencernos. Se trata de una distinción enormemente prestigiosa. Cuando uno ve el listado de anteriores premiados, se conmueve, porque son figuras muy admiradas”.
Pareja en la vida real y con dos hijos, Guido (17) y Santiago (22), este matrimonio de físicos trabaja en una de las áreas más abstrusas del conocimiento actual: la teoría cuántica de campos, algo así como un cruce entre la relatividad especial [que “gobierna” el mundo macroscópico] y la mecánica cuántica [que rige en el zoológico de las partículas subatómicas]. Ambos son docentes del Instituto Balseiro, que depende de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la Universidad Nacional de Cuyo (Uncuyo), e investigadores del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet) en la División de Partículas y Campos del Centro Atómico Bariloche.
Casini y Huerta no son “primerizos” en materia de premios internacionales. En 2015 se les otorgó el New Horizons, de la Fundación Breakthrough, también por los aportes que iniciaron a principios de este siglo, cuando firmaron su primer paper en conjunto, al final de una estadía de cinco años en Europa realizando posdoctorados.
“Una de las características más sorprendentes de la física cuántica es la capacidad de las partículas de seguir interactuando incluso cuando están muy separadas. Esta propiedad, llamada ´entrelazamiento´, es el foco del trabajo de los cuatro científicos honrados por el ICTP este año –informa la institución en un comunicado–. Los medallistas de Dirac 2024 hicieron contribuciones pioneras a nuestra comprensión de diferentes aspectos del entrelazamiento cuántico”.
Dice Huerta: "El entrelazamiento es una propiedad muy sutil que requiere cierto rigor en su definición. Dos sistemas cuánticos (dos electrones, por ejemplo) se dicen entrelazados cuando las mediciones sobre uno de ellos condiciona instantáneamente el resultado de la medición sobre el otro, sin importar cuán separados espacialmente estén uno de otro. Einstein llamó a esta propiedad spooky action at a distance, haciendo referencia a que esta propiedad sugeriría la posibilidad de transmisión de información instantánea, no importa cual sea la distancia que separa los sistemas. Transcurrieron bastantes años hasta que se logró clarificar esta aparente contradicción con la relatividad general, que acota la velocidad de la información por debajo de la velocidad de la luz. Nuestro trabajo se basa fundamentalmente en definir y estudiar las propiedades del entrelazamiento entre regiones espaciales en las que vive una teoría cuántica de campos. De la comunión de estos dos lenguajes, surgen nuevos resultados que no se habían podido hallar utilizando las herramientas usuales. Más valioso aún, estas nuevas nociones completan y validan con interpretaciones originales, viejos resultados de la teoría de campos, dando lugar a una especie de reinvención conceptual".
Casini lo explica de esta manera: “Fuimos pioneros en un área que cuando comenzamos no figuraba en los temas de interés y hoy es parte fundamental de la investigación actual en teoría de campos [el conjunto de principios y técnicas matemáticas que permiten estudiar la dinámica y distribución espacial de los campos físicos, y los constituyentes últimos de la materia] y gravedad cuántica [que intenta unificar las fuerzas fundamentales de la naturaleza con la gravedad]. Marina y yo, por curiosidad, empezamos investigando ¡hace ya dos décadas! una cantidad, “la entropía del vacío” [un concepto físico que se refiere al contenido de energía del espacio vacío] que había sido definida y prácticamente olvidada 10 años antes. La entropía del vacío es puro ‘entrelazado’, una propiedad de los sistemas cuánticos. Después, muchos otros resultados interesantes, nuestros y de otros investigadores, conformaron un área de estudio que combina ideas de la teoría de información y la mecánica cuántica relativista. La entropía del vacío resulta ser el área de una superficie en gravedad. Una conexión muy loca e inesperada que nos deja a los físicos perplejos y deseando entender más”. Y completa Marina: "Si la entropía es una medida de desorden, en el vacío clásicamente uno esperaría que sea cero. Sin embargo, el vacío cuántico es más sutil y posee lo que se conocen como fluctuaciones: cuando medís la entropía de una región, en la que 'vive' el vacío cuántico de una teoría cuántica de campos, resulta que la entropía es distinta de cero, y mide el entrelazamiento o correlaciones entre la región y su complemento, o sea entre el interior y el exterior. Este resultado sorprendentemente resulta tener un correlato 'holografico'. De acuerdo con el diccionario holográfico propuesto por Maldacena, las teorías de gravedad tienen asociada una teoría cuántica de campos que vive en el borde del espacio. ¿Qué nos dice ese diccionario sobre la entropía de la teoría de campos en la correspondiente teoría con gravedad? La respuesta a esta pregunta es técnica, pero muy sencilla: la entropía 'holográfica' resulta ser igual a un área mínima, con carácter estrictamente geométrico. El resultado holográfico es de Ryu y Takayanagi. Nuestro aporte es en aplicaciones de la entropía en la teoría de campos. ¡La conexión entre ambos resultados es fabulosa".
En los fundamentos, Dabholkar también menciona que “la Medalla premia investigaciones que reúnen dos aspectos de la física: la mecánica cuántica y la gravedad, cuya descripción unificada ha sido el ´Santo Grial´ de los físicos teóricos durante más de medio siglo”. Y destaca que la ciencia “ofrece un lenguaje común que puede facilitar conversaciones entre culturas y diferencias políticas”.
La Medalla y Premio Dirac se entregan al año siguiente de aquel en que se anuncian. Ayer el presidente del ICTP se los comunicó formalmente vía zoom, y les leyó los motivos de la elección. “Fue muy emotivo –cuenta Marina–. La ceremonia de entrega se realiza con una pequeña exposición académica y una entrevista, coincidiendo con alguna de las conferencias más importantes del ICTP para aprovechar la presencia de muchos investigadores de otras partes del mundo”.
Por una feliz coincidencia, los japoneses Ryu y Takayanagi también ganaron el New Horizons y esta vez volvieron a acompañar a Huerta y Casini. “Los resultados de ellos y los nuestros son en cierta forma complementarios –dice Marina–. Takayanagi fue el director de tesis de Ryu y nuestros trabajos se fueron impulsando mutuamente. Los de ellos potenciaron los nuestros y viceversa. Fue muy lindo que nos premiaran a los cuatro simultáneamente, nos dio mucha alegría. De hecho, no nos conocíamos las caras, siempre habíamos conversado a través del email, y nos vimos por primera vez en la ceremonia de entrega del New Horizons. Pero el primer mensaje de felicitaciones que recibimos fue el de Takayanagi”.
Marina es oriunda de la Ciudad de Buenos Aires y graduada en la UBA. Horacio, originario de Rosario, cursó la licenciatura en el Balseiro. Sus caminos se cruzaron durante el doctorado, en Bariloche. Siempre trabajando en temas diferentes, realizaron posdoctorados en Oxford, Marsella y Trieste, donde confluyeron en el tema que marcaría sus vidas.
Pudiendo quedarse a trabajar en un centro de primer orden en el nivel internacional, regresaron a la Argentina. “Siempre habíamos pensado que queríamos volver a hacer ciencia en nuestro país –recuerda Marina–. En 2004, cuando se lanzó el plan para la repatriación de científicos, armamos la valija y nos vinimos. Y no me arrepiento. Desde ese momento se formó un grupo de trabajo en el Centro Atómico que creció un montón, y donde me siento muy respaldada, muy contenta. Es cierto que todo hay que remarlo, que para ir a un congreso hay que conseguir fondos de donde sea. Pero siento que fui muy afortunada. Los maestros más importantes los tuve acá. Quedé muy enamorada del Balseiro, del ‘grupo de partículas y campos’, personas que es difícil encontrar en otros lugares, un ambiente muy, muy cálido y estimulante”.
Ser una pareja y trabajar juntos presenta ventajas y desafíos. “Por supuesto, cuando una está muy entusiasmada con un trabajo, con una pregunta que no sale, capaz que estás picando la cebolla para hacer salsa y estás charlando de mecánica cuántica –confiesa la científica–. Pero aunque puede haber disidencias y una búsqueda que es muy personal, muy individual, cuando se da un buen equipo, la búsqueda de uno no entorpece la del otro. Y en nuestro caso, yo siento que a mí las ideas que se le ocurren a Horacio me ayudan a pensar, y me parece que él recibe bien las mías. También discutimos mucho con estudiantes, con otros colegas. Es decir, de lo que se trata es de resolver la pregunta, no importa quién, o si la respuesta la propuso una o el otro. Hay una comunión, que tiene que ver con el trabajo, pero ese no puede ser el único aspecto que te une a la otra persona, porque si no sería un compañero de investigación. También está el hecho de que, como se dan muchas cosas en la misma persona (porque es el padre de tus hijos, tu pareja, tu colega…), a veces si pasa algo en una esfera de la vida puede afectar las otras. Es un riesgo que se corre, por eso no sé si es la mejor opción”, bromea.
Siendo ambos docentes del Balseiro, a veces sus estudiantes les preguntan si para hacer ciencia de calidad es imprescindible emigrar. “Es una respuesta muy delicada –reflexiona Marina–. La Argentina tiene un sistema científico extremadamente sólido, importante, que no se condice mucho con las condiciones en las que se trabaja. Y mucho más en física teórica, porque uno no necesita grandes presupuestos, y a veces la tranquilidad de estar un poco más lejos de los personajes que marcan tendencia, de alguna forma te da más tiempo. Eso hay que agradecérselo al Conicet, porque permite que se te ocurran ideas nuevas, que uno no tenga que estar detrás de los temas de agenda. Claro que después puede suceder que se suspendan las becas sin aviso y otras catástrofes…”
“Es un premio inmenso, tan inmenso como inesperado… Me honra infinitamente y siento que es un reconocimiento más que personal, a nuestro equipo de trabajo en la División de Partículas y Campos del Centro Atómico Bariloche, a nuestro Instituto Balseiro, a nuestros colegas, maestros y estudiantes” concluye Huerta.
Y Casini confiesa que todavía no alcanza a percibir muy bien la trascendencia de la distinción: “Uno mira la lista de premiados anteriores y le nace un sentimiento de gratitud y humildad”.
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