¿Quién gana el premio Nobel de Física 2022?

Como ocurre desde hace más de un siglo, los primeros días de octubre están jalonados por un acontecimiento que atrae la atención de la comunidad científica global: se otorgan los premios Nobel de Fisiología o Medicina, de Física y de Química. Aunque los veredictos de cada año no están exentos de discusiones, es innegable que la suma que distribuyen y el prestigio que implican no pasan desapercibidos.

Para ir palpitando la entrega del próximo martes, el Departamento de Física de la la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA y el Instituto Balseiro les pidieron a algunos investigadores que arriesgaran candidatos.

Una ventana al cerebro

El elegido por Enzo Tagliazucchi, físico y neurocientífico, profesor e investigador del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA, investigador del Conicet y director del laboratorio “Ciencia, cultura y complejidad”, es Seiji Ogawa, físico japonés de 86 años. “Lo que hizo es interesante porque se trata de uno de esos pocos casos en los que no hay controversia acerca de que la autoría de su descubrimiento –explica Tagliazucchi–. Lo presentó en un paper de 1990 publicado en el Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) y tuvo un impacto enorme”.

El logro de Ogawa fue darse cuenta de que cuando las neuronas se activan y procesan información, se disparan “potenciales de acción”, y luego necesitan energía que suministra la sangre para recuperar su estado basal. El mecanismo por el cual se genera esa energía es una reacción química que involucra el oxígeno que llevan las moléculas de hemoglobina. Al mismo tiempo, las neuronas que no están oxigenadas tienen propiedades magnéticas diferentes.

“Así, la señal que mide la técnica de resonancia magnética se distorsiona [en las distintas regiones del cerebro de acuerdo con su actividad] y uno la puede traducir en el volumen de sangre oxigenada que está llegando a esa zona –explica Tagliazucchi–. Eso, sumado a la muy buena resolución espacial de estos equipos, permitió construir un mapa del cerebro que hoy cartografía con precisión de milímetros cúbicos qué áreas están recibiendo flujo sanguíneo, y esto es un marcador indirecto de donde hay neuronas ‘disparando’. O sea, lo que él inventó fue la técnica conocida como ‘resonancia magnética funcional’, que permite mapear en tiempo real y de forma no invasiva la actividad del cerebro de la persona que está dentro del resonador”.

El hallazgo tiene aplicaciones en muchas áreas, algunas de las cuales, como la neurociencia cognitiva, son posibles casi en su totalidad gracias a este avance. “Antes, uno tenía que esperar que hubiera una guerra para poder estudiar el cerebro, analizar déficits comportamentales y localizar distintas funciones –dice Tagliazucchi–. Ahora, cualquiera puede hacer un estudio sin provocar daños. Y lo mismo con otros órganos. Ogawa le dio un impulso notable a la neurociencia”.

Revolución cuántica 2.0

Los favoritos de Alex Fainstein, físico, egresado y docente del Instituto Balseiro, además de investigador del Conicet, que dirige el Laboratorio de Fotónica y Optolectrónica del Centro Atómico Bariloche, son dos franceses: Michel Devoret y Alain Aspect.

“La primera revolución cuántica transformó el siglo pasado, hizo posible la existencia de transistores, la electrónica, los láseres –comenta Fainstein–. Michel Devoret tiene que ver con lo que se conoce como ‘segunda revolución cuántica’, que es la que presenta los aspectos más ‘esotéricos’, como el entrelazamiento [un concepto introducido en 1935 por Einstein, Podolsky y Rosen, que se verifica cuando dos partículas que se encuentran físicamente separadas se comunican entre sí y que no tiene equivalente en la física clásica] o la ‘teleportación’ [un proceso en el cual se transmite información cuántica de una posición a otra alejada de la primera] . Son ideas ‘locas’, pero en las que muchos países están haciendo inversiones enormes, de miles de millones de dólares, y que prometen transformar nuestra realidad”.  

Devoret es un pionero en el desarrollo de circuitos electrónicos muy pequeños que funcionan como qubits cuánticos (la base de las computadoras cuánticas). Alain Aspect probó experimentalmente que algo que ocurre muy lejos puede afectar lo que sucede en otro punto del universo.

“La aplicación más llamativa de estos avances dio lugar a la actual computadora cuántica –destaca Fainstein–. Es una forma de computar en la que no tenés ‘bits’ clásicos, que solo pueden tener dos valores (1 o 0), sino que pueden ser cualquier combinación entre dos valores con cierta probabilidad. Está demostrado que ese carácter probabilístico de la física cuántica se puede usar para hacer  computación en paralelo y romper todos los algoritmos, por ejemplo de seguridad. Podrías saber no solo todo lo que la gente está haciendo y diciendo, sino también lo que hizo y dijo en los últimos 20 años. Para eso se desarrolla la criptografía cuántica, que nadie puede espiar. Pero también se anticipa que con esta tecnología se podrán calcular estructuras de átomos, de moléculas para uso médico… Las aplicaciones que se imaginan son enormes”.

Augusto Roncaglio, investigador de la UBA e integrante del grupo de información cuántica, coincide con Fainstein respecto de Alain Aspect (“lo que logró fue entrelazar una cantidad muy grande de fotones en poco tiempo”, aclara)  y agrega al físico austríaco Anton Zeilinger, que también contribuyó en esta área. El equipo de este último fue el primero en comprobar una interferencia cuántica entre macromoléculas. Durante sus investigaciones en fotones entrelazados logró teletransportar dos de una orilla a la otra del Danubio.  

Los Borges de la física

Daniel Dominguez, egresado y docente del Instituto Balseiro, investigador del Conicet y de la CNEA en el área de materia condensada, comenta que también en física hay casos como el de Borges, que todos los años era candidato, pero nunca llegó a recibirlo. “Uno de ellos podría ser Aspect”, desliza.

Entre su grupo de elegidos está Charles Bennett, uno de los pioneros en el campo de la computación cuántica que en este momento trabaja en IBM en los problemas del intercambio de información, y al físico nacido en Israel David Deutsch, miembro de la Royal Society. “Ambos dieron forma a la idea de programación cuántica y de computadora cuántica universal”, explica Domínguez. También incluye a John Martinis, líder del proyecto cuántico de Google.

Para fundamentar sus elecciones, Silvia Goyanes, directora del Laboratorio de Polímeros y Materiales del Departamento de Física de la UBA, revisó el testamento de Nobel. “Allí dice que la distinción se instaura ‘para premiar a aquellos que durante el año anterior hayan conferido el mayor beneficio a la humanidad’ –subraya–. Y en el área de física, a ‘una persona que haya realizado el descubrimiento o la invención más importante en el campo de la física’. Pero si uno mira el reporte de la Sociedad de Inventores Suecos, encuentra que el 80% de los Premios Nobel están destinados a investigaciones, mientras que sólo el 20% van a invenciones. En cuanto a temática, pareciera que un año le toca a cosmología, otro, a partículas, y otro, a óptica. Aunque el tercer premio Nobel en Física fue para Marie Curie, solo el 10% se otorgaron a mujeres. Un dato llamativo es que si bien se premia a científicos y científicas por sus investigaciones, esas mismas personas tienen varias patentes. Algo que a mí me sorprendió es que, si uno revisa la bibliografía, puede ver que el propio Einstein tiene 50 patentes. Entonces, si uno se pregunta cuál es el tema que revolucionó nuestras vidas, todo indica que es lo que tiene que ver con la física de nanoestructuras para la electrónica flexible, supercapacitores [con densidades de energía mayores que los convencionales], celdas solares orgánicas, pantallas flexibles…  Todo esto va a ser una revolución desde el punto de vista de las nuevas energías”.

Aunque aclaró que no es especialista en el tema, seleccionó tres figuras de especial relevancia en el campo: Yongfang Li, Xiangfeng Duan (ambos nacidos en China, pero actualmente en los Estados Unidos) y Cherie Kagan. “Esta última se da cuenta de cómo se pueden colocar partículas nanométricas o nanocristales de un semiconductor adentro de una tinta, un líquido, y así armar circuitos para crear una electrónica flexible de alto rendimiento”, destaca.

Lucía Cabrera, estudiante de doctorado en Física en el Instituto Balseiro y becaria del Conicet en el grupo de Partículas y Campos del Centro Atómico Bariloche, propone a Takashi Taniguchi. “Es un científico japonés que trabaja en el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales de Tsukuba, Japón –comenta Cabrera–. Generó cristales hexagonales de nitruros de carbono que lo catapultaron a la fama con su colega académico, Kenji Watanabe. ¿Por qué es importante? Estas estructuras permiten estudiar muy bien materiales bidimensionales; es decir, de un átomo de espesor. El más popular de estos es el grafeno y, de hecho, las láminas que ellos producen permitieron en los últimos años producir algunos dispositivos que se llaman ‘de ángulo mágico’, cuyas propiedades superconductoras o aislantes dependen (como su nombre lo indica) del ángulo con que se deposite la siguiente capa de grafeno. Es maravilloso”.

De acuerdo con Guillermo Silva, físico de la Universidad Nacional de La Plata, otro que podría ganar un Nobel este año sería Alexander Polyakov, una figura cardinal en la teoría cuántica de campos: “Representa dos aspectos complementarios: es alguien que estuvo aislado –dice Silva– y formuló ideas fundamentales para el descubrimiento del  ‘instantón’, que permite explicar una anomalía a la hora de describir las partículas fundamentales. Para mí, es un crack. Se dio cuenta de que había fenómenos muy disímiles que se explicaban con las mismas herramientas y llevó a un cambio de paradigma con respecto a cómo entendemos que funciona la naturaleza en el nivel microscópico”.

Por último, Julian Amette Estrada, doctorando en el Grupo de Fluidos, confesó que eligió a alguien de su área de investigación, David Ruelle, físico-matemático belga, que trabajó en sistemas dinámicos y desarrolló una teoría de la turbulencia. “No me parece probable que gane, porque el año último se distinguieron avances relacionados, pero es alguien que llena varios de los casilleros necesarios para el Premio Nobel”, afirma.