Written by (Latín simetría, griego summetria, de sol, con y metrón la medida)
FÍSICO
La noción de simetría, en su significado actual, se asocia con objetos que presentan apariencias idénticas cuando se ven desde varios puntos de vista. Por lo tanto, un cubo perfecto parece idéntico a sí mismo independientemente de cuál de sus 6 caras se considere. La teoría física extiende estas consideraciones de los objetos a las leyes físicas. Si un cambio de marco de referencia (de punto de vista) no modifica la expresión de una ley física, la ley se dice invariante en comparación con la transformación considerada y esta transformación es una simetría de la ley.
El conjunto de transformaciones que dejan invariante una ley física tiene una estructura matemática de grupo, y la existencia de la propiedad de invariancia conduce a la conservación de una determinada cantidad física durante la evolución del sistema. Así, al grupo de simetrías espacio-temporales se asocian las principales leyes de conservación:
|
simetría |
grandeza |
|
traducción de tiempo |
energía |
|
traducciones espaciales |
cantidad de movimiento |
|
rotaciones espaciales |
momento angular |
En el marco de la teoría cuántica, también consideramos las transformaciones que, en lugar de depender continuamente de ciertos parámetros, como las simetrías espacio-temporales, son discretas. Podemos distinguir el reflejo del espacio, o «paridad», que transforma un sistema en su imagen especular (una mano izquierda en la mano derecha, por ejemplo), la inversión del tiempo (como en una película reproducida al revés) y la conjugación de cargas. , que cambia el signo de las cargas (eléctricas, bariónicas, etc.) de un sistema. La combinación de estas 3 simetrías es también una simetría, fundando la existencia de antipartículas. Otras simetrías, conocidas como “internas”, ocurren en el marco de las teorías de la gran unificación.
Durante mucho tiempo, los físicos creyeron que las leyes de la simetría no podían romperse en la naturaleza. Sin embargo, existe una asimetría flagrante entre materia y antimateria en el Universo. ¿Cómo se rompió la simetría, cómo pudo la materia tomar ventaja sobre la antimateria? La explicación radica en la física de partículas. Según las teorías actuales, la formación de materia y antimateria no se da en un proceso completamente justo: hay una “violación” de las leyes de la simetría. Por lo tanto, durante el Big Bang, no se formó exactamente tanta materia como antimateria, sino un ligero exceso de materia. Esto fue suficiente para luego asegurar la «victoria» de la materia sobre la antimateria.
En 1956, dos físicos estadounidenses de origen chino, Chen Ning Yang y Tsung Dao Lee, plantearon la hipótesis de que una interacción nuclear débil podría romper la paridad. Des travaux sur la désintégration d’atomes de cobalt en ont apporté peu après la confirmation expérimentale et les deux chercheurs ont reçu le prix Nobel dès 1957. La preuve était désormais apportée qu’il est possible de briser, au moins individuellement, les symétries fondamentales de la naturaleza. Sin embargo, la mayoría de los académicos aún consideraban intangible la simetría combinada de carga y paridad, o simetría CP. Pero, en 1964, experimentos sobre la desintegración de partículas llamadas kaones (o mesones K), llevados a cabo por los físicos estadounidenses James Cronin y Val Fitch, establecieron que esta simetría también podría romperse. Este descubrimiento le valió a sus autores el Premio Nobel en 1980. Finalmente, son los físicos japoneses Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa quienes construyeron la teoría para explicar la ruptura de la simetría, a partir de una idea propuesta en 1963 por el ‘italiano Nicola Cabibbo (nacido en 1935) en el cambio de ciertas propiedades de los quarks. En cuanto a la ruptura espontánea de la simetría, por la cual los sistemas inestables y simétricos de repente se vuelven asimétricos, la teoría fue proporcionada por el japonés estadounidense Yoichiro Nambu. Kobayashi, Maskawa y Nambu recibieron conjuntamente el Premio Nobel en 2008 por su trabajo, que ayudó a consolidar el Modelo Estándar de física de partículas subatómicas.
