Por pura cobardía

Dirac formuló su bellísima ecuación a finales de 1927, publicando el artículo titulado 'The Quantum Theory of the Electron' (Proc. Royal Soc. London. Series A 117 (Feb. 1, 1928) 610-624). Su ecuación predecía niveles de energía negativos, que no había forma de soslayarlos para un electrón libre, como se observó unos meses después de publicarla, aunque Dirac no dijo nada en su artículo, pensando que se solucionaría la cuestión, aunque tardó dos años en encontrar una explicación, que expuso en otro artículo famoso, 'A Theory of Electrons and Protons', Proc. Royal Soc. London. Series A 126 (Jan. 1, 1930) 360-365. Dejaba claro que los estados de energía negativa no se podían soslayar y que se correspondían con 'electrones' que se movían como si tuvieran carga positiva; afirmaba que no podían ser protones; proponía que el vacío era un conjunto infinito de partículas con energía negativa, en el que podían darse unos 'huecos' que se comportaban como si fueran partículas de carga positiva con energía positiva. Finalmente, concluía que las únicas partículas con carga positiva observadas eran los protones y que los huecos debían ser protones. Confesaba Dirac que no era capaz de resolver las paradojas y responder por qué los protones y los electrones tenían diferente masa, apelando a que algún día encontraría contestación esta cuestión.

Tuvo mucha contestación la propuesta de Dirac. Weisskopf, Oppenheimer y Pauli señalaron que la teoría era inconsistente si las masas del hueco y del electrón no eran iguales. Los huecos no podían ser los protones. Así continuó la cuestión hasta 1931 en que Dirac se atrevió a proponer la existencia de una nueva partícula, que denominó «antielectrón» en su artículo 'Quantized Singularities in the Electromagnetic Field', en la revista científica 'Proc. Royal Soc. London Series A 133' (Sep. 1, 1931) 60-72 . Apuntó, también, a que el protón debería tener su antipartícula.

En ese mismo artículo propuso la existencia de los monopolos magnéticos intentando explicar por qué la carga está cuantizada y se expresa en unidades de carga del electrón. Debía haber alguna razón para que la electricidad y el magnetismo fueran asimétricos, lo que podía ocurrir con protón y electrón. Dirac opinaba que los monopolos magnéticos no se habían observado porque la fuerza que los unía era muy superior a la que opera entre protón y electrón en un átomo y no permitía separarlos.

Dirac pensaba que los positrones se recombinan muy rápidamente y requerirían un vacío súper elevado, donde no hubiera electrones. Muchos años después, unos 35 años, Dirac fue inquirido por el teórico Murray Gell-Mann acerca de por qué no había predicho la existencia de las antipartículas instando a los experimentalistas a encontrarlas, y la respuesta de Dirac fue lapidaria «por pura cobardía».

De siempre ha sido polémica la creencia de si Dirac era consciente o no de la existencia de las antipartículas. Ciertamente, en una conferencia impartida en Princeton en 1931 afirmó que los antielectrones no eran una ficción matemática y tenía que ser posible detectarlos experimentalmente. El editor de 'Science' escribió un editorial en 1933 en el que dio nombre al positrón. Ahora, en el experimento ALPHA del laboratorio Europeo de Física de partículas (CERN) se ha producido y atrapado antihidrógeno durante suficiente tiempo como para estudiarlo. Estamos más cerca de descubrir la estructura de la antimateria. El átomo de hidrógeno, formado por un solo protón y un solo electrón, es el sistema más propicio para comprobar la antimateria y ver si se comporta de la misma forma. Se necesitan condiciones de vacío extremo. Se ha logrado.