Se larga la semana de los Nobel

Tan reverenciados como discutidos, esta semana los premios Nobel atraerán la atención del mundo. En particular, la comunidad científica baraja nombres… aunque los pronósticos a menudo fallan. Con la difusión del sistema de inteligencia artificial ChatGPT, que responde todo tipo de preguntas en instantes, hay quienes incluso recurrieron a su ayuda para anticipar quiénes serán los ganadores. Uno de ellos, como acaba de publicar la revista Nature (doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-03074-7), fue Santo Fortunato, de la Universidad de Indiana en Bloomington, solo para encontrarse con que, con inusitada humildad, la máquina le aclaró con sencillez: “No puedo predecir el futuro, incluyendo a los ganadores del Premio Nobel 2023 o de cualquier otro año”.

Sin duda, como asegura ese axioma atribuido al físico danés Niels Bohr, “es difícil hacer predicciones, especialmente si se trata sobre el futuro”. Hay muchos ingredientes que pueden inclinar la balanza y que van más allá del número de citas. El premio se otorga a trabajos que hacen avanzar de forma notoria el conocimiento en un área específica, pero que además tienen un impacto especial en la sociedad. “Cuantificar esa cualidad puede ser complicado”, le dijo a Nature Rasmus Bjørk, físico de la Universidad Técnica de Dinamarca en Copenhagen.

Aunque Nobel en su testamento estableció que los premios debían otorgarse a “aquellos que, durante el año precedente le brindaron el mayor beneficio a la humanidad”, el camino a la distinción se está haciendo cada vez más largo para los aspirantes. También según Nature (doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-03086-3) alrededor de la mitad de los laureados ahora deben esperar más de 20 años desde que hacen un gran descubrimiento hasta que lo reciben. Según algunos análisis, ese lapso se duplicó en los últimos 60 años. Entre los tres lauros dedicados a la ciencia, química es el que más se demora (unos 30 años), y Medicina o Fisiología, el más cercano (unos 26). La explicación se puede encontrar en que los avances rutilantes son cada vez más numerosos y también aquellos que merecen la distinción, o que estudios o descubrimientos que cambian los paradigmas en su campo hacen que el comité de la Real Academia de Ciencias de Suecia revise el pasado. Incluso hay quienes argumentan que si esta tendencia continúa en aumento, muchos científicos prominentes podrían no recibirlo por la regla que estipula que no puede entregarse en forma póstuma.

En todo caso, como vienen haciéndolo en los últimos años, investigadores de la UBA y del Instituto Balseiro se adelantaron e hicieron su apuesta sobre los que este martes se entregarán en Física.

Sistemas complejos y turbulencia

Pablo Mininni, investigador principal en el Instituto de Física Interdisciplinaria y Aplicada (UBA/Conicet) y profesor titular en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, cree que podrían merecerlo ciertas contribuciones fundamentales al estudio de “sistemas complejos, fuera del equilibrio, y turbulencia, incluyendo aplicaciones en neurociencias, incendios forestales, sincronización en sistemas biológicos, caos espacio-temporal y formación de patrones”, parte de su área de trabajo.

“En los últimos 50 años, el estudio de sistemas complejos tuvo un gran impacto por su aplicación en temas tan relevantes como el cambio climático –explica Minnini–. También se adjudicaron en esta área premios importantes como la medalla Dirac, que suelen adelantar áreas o candidatos importantes para el Nobel”.

Los candidatos elegidos por Minnini son Yoshiki Kuramoto, David Ruelle y Katepalli R. Sreenivasan. El primero introdujo un modelo sencillo que lleva su nombre y que hoy es la base teórica para explicar fenómenos de sincronización, como se observan en metrónomos, luciérnagas, en oscilaciones en el cerebro y en reacciones químicas. “Junto con Gregory Sivashinsky derivó un modelo para la propagación del fuego. Se dice que su libro sobre oscilaciones químicas, ondas y turbulencia tiene más citas que copias impresas”, explicó.

Ruelle, ganador de la medalla Dirac en 2022, trabaja en sistemas fuera del equilibrio y en turbulencia. “La turbulencia es el movimiento desordenado de un fluido, que sentimos como una sacudida al viajar en avión, pero que tiene un rol central cuando se mezclan sustancias químicas en la atmósfera, en el transporte de nutrientes en los océanos, y en aplicaciones industriales. Junto con Floris Takens desarrollaron una teoría para la turbulencia conectándola  con la teoría del caos”, destaca Mininni.

Y Sreenivasan, físico experimental que también trabaja en turbulencia, en líquidos cuánticos y en sistemas fuera del equilibrio, realizó muchos de los experimentos que en los últimos 40 años permitieron verificar diversas teorías de turbulencia tanto en fluidos clásicos como cuánticos.

Ondas gravitacionales

Esteban Calzetta, cosmólogo, investigador principal del Conicet en el Instituto de Física de Buenos Aires y profesor titular en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, considera que podría otorgarse a la detección de ondas gravitatorias con pulsar timing. Y elige a tres mujeres: Maura McLaughlin, una de las fundadoras de NANOGrav, Sarah Vigeland y a Andrea Lommen, que  bautizó la colaboración como "Pulsar Timing Array" en 2008.

“Un pulsar es una estrella que emite un haz de luz de rayos paralelos (fuertemente colimado), como un faro –explica Calzetta–. Los pulsares rotan con una regularidad fantástica (compite con la de los relojes atómicos) y por lo tanto el haz baña la Tierra a intervalos perfectamente definidos. Cuando una onda gravitatoria se cruza con el haz de un pulsar, causa una perturbación en el tiempo que tarda en llegar a la Tierra. Si hubiera un único pulsar, el efecto sería imposible de observar porque distintas ondas gravitatorias interferirían entre sí, y además porque no tendríamos una referencia con la cual comparar. Pero si vemos que muchos pulsares presentan perturbaciones al mismo tiempo, podemos sospechar que hay un origen común. Y si ese origen es que todos atravesaron la misma onda gravitatoria, hay un ‘revolver humeante’: la desincronización entre dos pulsares tiene que seguir una curva que depende de la distancia angular [distancia aparente de dos objetos celestes; se mide en grados y en fracciones de grado] en el cielo. Esta curva se llama la ‘curva de Hellings-Downs’, por los autores que analizaron el problema en forma teórica en 1983. La colaboración NANOGrav viene siguiendo pares de pulsares desde hace 15 años. No se construyó un detector específico, sino que usó los datos de 68 pulsares obtenidos por el Observatorio de Arecibo, el Green Bank Telescope (GBT), and the Very Large Array (VLA), entre otros”.

No hace mucho, el 28 de Junio de 2023, NANOGrav anunció que finalmente había acumulado suficientes datos como para asegurar la detección de la curva característica. Es decir, que estaban viendo fluctuaciones en los períodos de los púlsares y podían demostrar que se debían a ondas gravitatorias (que por su frecuencia, eran completamente distintas a las que vio LIGO, la colaboración que hizo la primera detección de estos fenómenos previstos por la teoría de la relatividad de Einstein). Publicaron el paper en ArXiv: https://arxiv.org/pdf/2306.16213.pdf y en Astrophysical Journal (The Astrophysical Journal Letters, Volume 951, Number 1, Focus on NANOGrav's 15 yr Data Set and the Gravitational Wave Background).

“Hicieron un anuncio con bombos y platillos y tienen su propio sitio (https://nanograv.org/15yr/Summary/Background) –cuenta Calzetta–. Lo que todavía no sabemos es cuál es el origen de las ondas. La hipótesis más conservadora es que estamos viendo colisiones de agujeros negros supermasivos (de 100 a 10.000 millones de masas solares, en lugar de los ‘alfeñiques’ de decenas de masas solares que ve LIGO, aunque podría ser un origen todavía más exótico. Es un logro que está a la altura de LIGO”.

El experimento más grande del mundo

Geraldina Golup, doctora en Física, egresada y docente del Instituto Balseiro, investigadora adjunta del Conicet, miembro del Grupo de Partículas del Centro Atómico Bariloche y de la Colaboración Pierre Auger, dijo que lo suyo más que un pronóstico es una expresión de deseos. “Si bien en 2013 se le dio el premio Nobel a François Englert y Peter Higgs por la predicción teórica del bosón de Higgs, no se reconoció el gran esfuerzo experimental de miles de científicos de alrededor del mundo que diseñaron y construyeron el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) –enfatiza Golup– y el complejo análisis de los miles de millones de datos necesario para poder encontrar la señal. Es sabido que el Nobel no se entrega a más de tres personas, entonces quisiera que se seleccionen los líderes de los detectores ATLAS y CMS en el momento del descubrimiento: Fabiola Gianotti (actual directora General del CERN) y Joe Incandela, respectivamente, y a Lyn Evans, que dirigió la construcción”.

Nuevos materiales

Gonzalo Usaj, doctor en Física, egresado de la Universidad Nacional de Córdoba (FaMAF), investigador del CONICET y profesor del Instituto Balseiro, además de miembro del Grupo de Teoría de la Materia Condensada, reconoció no ser muy bueno anticipándose a estas cosas. “Hay mucho trabajo en algo conocido como ‘metales extraños’, que involucra en cierta medida al argentino Juan Martín Maldacena, porque aplican la física de los agujeros negros –afirma–. Pero me voy a inclinar por otras dos áreas. Una es la de computación y comunicación cuántica. Creo que estamos viendo el florecimiento de estas investigaciones, porque están apareciendo las primeras implementaciones”.

Dentro de esta área, está el desarrollo de metamateriales para modificar la transmisión de ondas electromagnéticas y el láser de cascada cuántica [dispositivo semiconductor láser que convierte energía eléctrica en radiación electromagnética en el espectro infrarrojo], y los elegidos por Usaj son John Pendry y Federico Capasso.

En segundo lugar, el físico menciona a Peter Schorr, David Deutsch y Charles Benett por el desarrollo de las bases de la computación y comunicación cuánticas. “Schorr mostró que había un algoritmo cuántico que permitía factorizar números primos de manera muy eficiente –explica Usaj–. De hecho, creó una gran revolución, porque todo el sistema de criptografía se basa en números primos y, si realmente construyen computadoras cuánticas que pueden factorizarlos", lo que ofrecería una herramienta para la seguridad económica mundial. "Bennett probó que era posible hacer teleportación de información cuántica. Y Deutsch, que se puede construir una computadora cuántica universal capaz de realizar cualquier cálculo. Creo que todavía no somos conscientes de todo lo que nos va a impactar y en pocos años”, agrega Usaj.

Pendry y Capasso trabajaron en “metamateriales”; y si de impacto se trata, su producción  es descomunal, excede todo lo imaginable, subraya Usaj. “Desarrollaron materiales que tienen propiedades muy particulares. Se lo merecerían”, concluye.

Por último, Natalia Ares, graduada del Departamento de Física de Exactas-UBA y profesora asociada en la Universidad de Oxford, sin arriesgar nombres, coincide con Usaj: apuesta por experimentos pioneros en el procesamiento de información cuántica con circuitos superconductores.