“L’espai i el temps poden ser diferents de com els hem entès fins ara”

El 1999 Gerardus ‘t Hooft va ser guardonat amb el premi Nobel de física per haver contribuït a la comprensió d’un tipus d’interacció que experimenten les partícules microscòpiques

Gerardus ‘t Hooft és professor de física a la Universitat d’Utrecht. El 1999 va ser guardonat amb el premi Nobel de física per haver contribuït a la comprensió d’un tipus d’interacció que experimenten les partícules microscòpiques, anomenada força electrofeble. L’asteroide 9491 Thooft es va anomenar així en el seu honor i, com a consideració per als improbables habitants d’aquest món, n’ha escrit la Constitució. Va atendre l’ARA a la trobada de premis Nobel que se celebra cada mes de juny a la ciutat alemanya de Lindau.

La ciència li ve de família. El seu oncle avi va guanyar un premi Nobel de física i el seu oncle era un físic reconegut.

Evidentment el meu entorn familiar em va estimular: jo sempre feia preguntes i em fixava molt en ells i en la manera que tenien d’abordar les preguntes. A més, sempre he tingut dificultats amb les llengües i la gent, però sempre he entès els números i com queien les coses. De petit m’equivocava molt, però la ciència és això, assaig i error. Encara que m’equivoqués, m’agradava molt més la ciència que les relacions socials. Tot i així, l’estímul de la passió és una qüestió complexa. Els nens sempre tenen algun grau d’originalitat i de no voler fer allò que els diuen els pares o els professors. Els meus cosins, per exemple, han viscut en un entorn molt similar i no s’han dedicat a la ciència.

Els últims mesos hi ha hagut alguns experiments que apunten a la possibilitat que existeixi un tipus de partícula que la teoria actual no preveu. Com valora aquestes possibilitats?

Seria fantàstic que els experiments permetessin detectar noves partícules. Després serem els teòrics els que tindrem feina. No tenim una bona teoria que les expliqui. Per a la partícula de Higgs teníem una bona proposta teòrica, neta, clara, que ens deia exactament què mesurar i què esperar de les mesures, però si apareixen noves partícules no predites per la teoria haurem de reformular-la. Quina teoria serà la millor per explicar aquestes possibles troballes? Hi ha algunes propostes força sòlides, però no ho tinc clar. Potser la guanyadora acaba sent una teoria que encara no coneixem, una cosa inesperada. Això seria encara més interessant.

Ja fa temps que els físics tenen clar que s’ha de superar la teoria actual, el model estàndard. Com es fa, això d’ampliar una teoria o construir-ne una de nova?

Una font de progressos són els experiments. Si es troben noves partícules, cal trobar-hi alguna explicació teòrica. Però també és possible que els avenços provinguin de la teoria pura. Per a sorpresa nostra, el model estàndard funciona millor del que esperàvem. I això és un problema per als teòrics, que no entenem per què aquesta teoria funciona tan bé. És una teoria poc natural, amb aspectes molt estranys.

Quins aspectes de la teoria considera estranys?

Una de les coses que no ens agraden és que hi ha 26 valors de propietats de diverses partícules, com la massa, que la teoria no prediu i que s’han de determinar experimentalment. Hi ha d’haver una raó per la qual aquests valors són els que són. Ens encantaria trobar un principi que ens digués com calcular aquests números, però encara no l’hem trobat. Moltíssima gent ho ha provat, moltíssima gent ha buscat una sistemàtica darrere d’aquests valors, però de moment ningú se n’ha sortit. L’esperança és que a partir del raonament pur puguem trobar pistes sobre l’origen d’aquests valors.

¿Hi ha alguna indicació de com hauria de ser aquest principi?

Jo he treballat en una idea que anomeno simetria d’escala. A la natura, les coses grosses estan relacionades amb les petites però no són exactament iguals. Per entendre-ho, fixem-nos en un cotxe. Podem escalar-lo i fer-ne un d’idèntic de molt petit, una joguina. Però un cotxe de joguina no és mai una rèplica exacta d’un cotxe real. No té motor, per exemple. A la natura passen aquest tipus de coses. T’has fixat mai en les espelmes?

Em temo que no en aquest sentit.

Quan són petites, fan flames que no són com les que fan les espelmes grosses. Les espelmes grosses tenen flames més petites en proporció a la seva mida que les espelmes petites. Per què? D’on prové aquest trencament? Si entenguéssim això, entendríem molt millor el món físic. Jo penso que una teoria més completa de la natura hauria de contenir una explicació d’aquest fenomen. I amb aquesta explicació potser podríem predir quines partícules elementals detectaríem en el futur.

Quines altres maneres hi ha de reformular una teoria?

Si es vol fer progrés en física, cal mirar on hi ha els buits de les teories actuals, quins són els fenòmens que no estan prou ben descrits. Un d’aquests buits són els forats negres, en els quals hi ha el concepte d’horitzó, aquell punt a partir del qual ja no pots tornar. La pregunta evident i que tothom es fa és què passa quan es travessa l’horitzó. Per estudiar aquesta qüestió s’han d’utilitzar la física quàntica i la gravetat alhora, i això no ho sabem fer. Malgrat tot, si s’hi aplica el que sabem amb una cura extrema es pot arribar a alguna conclusió.

A quina?

El que he trobat és que l’espai i el temps poden ser diferents de com els hem entès fins ara. La nostra teoria de l’espai i el temps és incompleta i els forats negres estan començant a dir-me què hi ha d’erroni en aquesta concepció. Estic descobrint propietats noves de l’espai i del temps que potser algun dia ens poden ajudar a dir alguna cosa sobre els 26 valors del model estàndard. Cal anar pas a pas, però. Si es fan passos massa grans, que és el que fa la majoria, es cometen errors. Jo intento fer els passos com més petits millor i de moment m’ha anat prou bé.

Vostè té una visió poc ortodoxa de la física quàntica, però les prediccions d’aquesta teoria han sigut comprovades fins a la dotzena xifra en moltíssims experiments.

Efectivament, ha sobreviscut a totes les proves experimentals de manera gloriosa. I això no es pot disputar. Per tant, jo crec que la física quàntica és correcta en molts sentits. El que vull fer és entendre per què és com és.

Si diu que la física quàntica és correcta en molts sentits, vol dir que n’hi ha alguns en què no ho és tant.

La majoria d’experts del meu camp discrepen i jo entenc molt bé els seus arguments. Però Einstein ja va assenyalar fa molts anys que en la física quàntica hi havia d’haver alguna cosa incorrecta o incompleta.

Quina?

La física quàntica no és realista.

Què vol dir això?

Segons una teoria realista, les coses existeixen independentment de si les observes o no, els objectes físics tenen propietats definides independentment de l’observació.

És a dir, una teoria realista diu que una partícula té una velocitat i una posició concretes encara que ningú les mesuri.

Això mateix, però la física quàntica diu que la natura no és així. Jo crec que sí que ho és i que la física quàntica és només una manera de descriure la realitat. Aquesta teoria no pot dir on és aquesta taula, només pot predir la probabilitat de trobar-la aquí o de trobar-la allà quan es fa una mesura. Però la realitat és una altra, la taula hi és o no hi és.

Com es resol aquest dilema?

John Bell va trobar una manera de comprovar experimentalment si Einstein tenia raó.

I?

Bell va utilitzar uns arguments impecables i va arribar a la conclusió que la natura no és realista.

Fi del debat, doncs?

Des del meu punt de vista, no. Agafem-ho al revés. Tenim un món realista en què hi ha una taula feta de bilions i bilions d’àtoms, on cada àtom obeeix una llei molt concreta. Com es comportarà la taula? Com es pot calcular això? No es pot fer de cap manera, és massa complicat. L’única manera de fer-ho és amb aproximacions i estadística. Només llavors es pot calcular, per exemple, si la taula es trencarà sota certes circumstàncies o no. Això és exactament el que fa la física quàntica.

L’exemple de la taula funciona molt bé, però què passa amb les partícules microscòpiques?

Quan fem xocar feixos de partícules en un accelerador en surten milers de noves, i cada vegada en angles diferents. No hi ha situacions reproduïbles. El món és molt complicat, les equacions són complicades, hi ha moltíssimes variables en joc. No ens hauríem d’estranyar si l’única predicció que podem fer és estadística. Hi ha gent que diu que aquesta condició estadística és fonamental, però jo crec que no, que encara no hem entès prou bé el món ni les equacions que el descriuen. Ni tan sols tenim les equacions correctes! Però si les tinguéssim, tampoc podríem fer prediccions perquè seria massa complicat. En aquest sentit, penso que la física quàntica és una eina que funciona molt bé, però que no descriu el nivell més fonamental de la natura.

Aquestes idees sobre una teoria tan exitosa com la física quàntica són, sens dubte, controvertides. ¿Tenir un premi Nobel li dona llibertat per explorar i posicionar-se d’aquesta manera poc ortodoxa?

Depèn de la gent. Hi ha gent que considera que fa temps que ja he fet tot el que havia de fer, que estic en hores baixes i ja no val la pena escoltar el que dic. No els culpo perquè jo també ho he pensat d’altra gent alguna vegada. Però jo el que intento és fer coses amb sentit.

Blogs de ciència

this_image_alt

Despedida