sábado, 12 de octubre de 2013

Se otorgaron los Premios Nobel 2013 de Física y Química, las dos ciencias hermanas


Los primeros Premios Nobel de Física y Química se concedieron en 1901. El químico e industrial sueco Alfred Nobel los había establecido en su testamento en 1895. Desde entonces se han entregado todos los años, excepto en algunos en los que quedaron desiertos por considerar el jurado que ninguno de los candidatos se lo merecían, y en 1940-1942 por culpa de la II Guerra Mundial. La Física y la Química son oficialmente dos disciplinas distintas de la ciencia pero en realidad no tienen límites claros que las separan. De hecho, la Real Academia Sueca de las Ciencias, que otorga los Premios Nobel, pone en una misma lista los de física y los de química.

Que son ciencias gemelas lo demuestra que existe una disciplina que solapa las dos, la Química Física. En el prólogo a su manual “Textbook of Physical Chemistry”, publicado por primera vez en 1940 y que durante muchos años fue considerado la “biblia” de la Química Física, el Profesor de la Universidad de Oklahoma, Samuel Glasstone dice: “Para el propósito del estudio se ha considerado conveniente dividir los fenómenos naturales en dos clases amplias: una consiste en los cambios de una naturaleza aparentemente permanente que involucra la transformación de una forma de la materia en otra, mientras en la otra se incluyen cambios temporales, que en general resultan de una alteración de condiciones externas. Es el estudio de los fenómenos en estas dos categorías que constituye las ciencias de la química y de la física respectivamente. La distinción entre estos aspectos del estudio de la naturaleza puede explicarse de otra forma: se puede decir que la química tiene que ver con la materia y sus transformaciones, mientras la física se preocupa con la energía y sus transformaciones. Está claro que no es posible trazar una distinción clara entre los dos puntos de vista, porque muchos problemas tanto en la física como en la química tienen que ver con interacciones entre la energía y la materia; son estos problemas  que constituyen la base fundamental del objeto de la química física.”

No hay un premio Nobel de Matemática, quizás porque por sí mismo no aporta cosas directamente  útiles para la humanidad, aunque es indispensable en cantidad de disciplinas, que se aplican en la vida cotidiana y que no podían existir sin ella. La Matemática tampoco se puede separar de la Física y de la Química, en las que la investigación de los fenómenos utiliza métodos cuantitativos y matemáticos, según lo explicó en 1940  Louis P. Hammett, Profesor de la Universidad de Columbia en su libro de texto Physical Organic Chemistry.

El pasado 8 de octubre otorgo el Premio Nobel de Física 2013 al belga François Englert (Universidad Libre de Bruselas, con la colaboración de físicos de la Universidad de Lovaina KU Leuven) y a Peter W. Higgs (Universidad de Edimburgo) por sus descubrimiento teórico de un mecanismo que contribuye a nuestro entendimiento del origen de la masa de las partículas subatómicas, y que ha sido confirmado por el descubrimiento de la predicha partícula fundamental por los experimentos en los proyectos ATLAS y CMS en el acelerador de partículas más grande del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones del CERN (Centro Europeo de Investigación Nuclear), situado en un largo túnel en Francia y Suiza).
François Engler y Peter Higgs (Foto del CERN)

Cuando la noticia les llegaba desde Estocolmo los físicos del CERN rompieron en aplausos, y su Director General Rolf Heuer dio un discurso espontáneo en el que felicitó a los físicos teóricos por el premio y a los físicos experimentales del CERN por su descubrimiento, según se ve en el video del CERN.



François Englert y Peter W. Higgs iniciaron su investigación de esta partícula elemental, que se conoce como el bosón de Higgs, en 1964. Tiene su gran importancia porque puede estar al origen de la masa de todas las partículas que constituyen el Universo.


El día siguiente, el 9 de octubre, la Real Academia Sueca de las Ciencias otorgó el Premio Nobel de Química  al estadounidense de origen austriaca, MartinKarplus (Universidades de Estrasburgo y de Harvard), al judío inglés nacido en África del Sur, Michael Levitt (Escuela Universitaria de Medicina de Stanford) y al judío estadounidense, Arieh Warshel (Universidad de California del Sur), por el desarrollo de modelos multiescala para sistemas químicos complejos.  

En tiempos pasados, los químicos solían crear modelos de moléculas usando bolitas y palillos. Hoy la modelización se realiza por computadora. En los años 1970, los tres premiados ponían el fundamento para los programas potentes que se usan para entender y predecir los procesos químicos. Los modelos informáticos que reflejan la vida real se han hecho indispensables para la mayoría de los avances de la química moderna.

La real Academia Sueca lo aclara diciendo que las reacciones químicas ocurren con la velocidad de un relámpago. En una fracción de un milisegundo los electrones saltan de un núcleo atómico a otro. La Química clásica no se puede mantener porque es imposible investigar por el experimento cada paso minúsculo en un proceso químico. Con la ayuda de los métodos que ahora han sido premiados con el Premio Nobel, los científicos usan las computadoras para desvelar los procesos químicos, tales como la purificación de gases de escape, o la fotosíntesis en las hojas verdes de las plantas.

Demuestra de nuevo la interrelación de la química con la física, ya que el trabajo de los nuevos Premios Nobel no habría sido posible sin la física cuántica. Por ejemplo, en las simulaciones de cómo un medicamento se acopla a la proteína a la que se dirige en el cuerpo, la computadora realiza cálculos cuánticos teóricos sobre los átomos en la proteína que interaccionan con el medicamento. El resto de la gran proteína se simula usando la física clásica menos compleja.
El tubo de ensayos no es suficiente desde ya hace tiempo para el químico. El uso de la computadora es cada vez más indispensable y también fiable, porque las simulaciones predicen con mucho realismo el resultado de los experimentos tradicionales.

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