IV. EL GRAN PAUL ADRIEN MAURICE DIRAC

�POR QU�? Cabrera y otros muchos f�sicos antes que �l han buscado afanosamente el monopolo magn�tico? La respuesta, en buena medida, se debe a la fama del gran f�sico ingl�s Paul Adrien Maurice Dirac, quien en 1931 sugiri� que as� como hab�a part�culas elementales de electricidad —el electr�n, por ejemplo—, as� deber�a haber part�culas elementales de magnetismo. En igual forma que el electr�n acarrea una unidad de carga el�ctrica, debiera existir una carga magn�tica. Y, a semejanza de la carga el�ctrica, que puede ser positiva o negativa, la magn�tica puede darse como "polo norte" o "polo sur". Por ello, la supuesta carga magn�tica ser�a el monopolo magn�tico.¹

Cuando Dirac public� en los Proceedings of the Royal Society su articulo titulado "Singularidades cu�nticas en el campo electromagn�tico", en el que sugiere que el monopolo magn�tico existe, ya era un f�sico famoso, sin duda uno de los grandes te�ricos del siglo XX. Se gradu� primero de ingeniero electricista en la Universidad de Bristol; en 1921, al no hallar un empleo apropiado, continu� estudiando, aunque ahora matem�ticas y en Cambridge, donde obtuvo su doctorado en 1926. Al final de sus estudios, Dirac estaba convertido en un f�sico-matem�tico de primera l�nea, listo para cristalizar una de sus m�s firmes creencias: "Es m�s importante que las ecuaciones de una teor�a sean bellas, que ajustar los datos experimentales."

Hacia fines de los alegres veintes, la mec�nica cu�ntica estaba firmemente establecida. Gracias a los esfuerzos de Werner Heisenberg y Erwin Schr�dinger, principalmente, la f�sica toda hab�a sufrido un enorme cataclismo, la revoluci�n cu�ntica ocurrida alrededor de 1924. Culmina as� una larga secuencia de brillantes ideas: Max Planck inventa el cuanto o paquete de energ�a en 1900; Einstein explica el efecto fotoel�ctrico —y con ello inventa el fot�n, el cuanto electromagn�tico— en 1905; Bohr introduce sus postulados en 1911 y De Broglie asocia en 1923 propiedades ondulatorias a part�culas microsc�picas como el electr�n. Todo ello se resume en la teor�a cu�ntica, conjunto de leyes que rigen la vida y la acci�n de las part�culas muy peque�as.

Cuando Dirac comenz� a trabajar, tambi�n se encontraba ya sobre bases firmes, plenamente comprobada y m�s all� de toda duda la teor�a de la relatividad. Estas ideas relativistas, enunciadas primero por Einstein en 1905, constituyen un conjunto conceptual que describe la f�sica de los sistemas muy veloces. Al igual que la mec�nica cu�ntica, la f�sica relativista constituy� una revoluci�n en la ciencia, que hizo temblar en sus cimientos a la f�sica construida por Galileo, Newton, Maxwell y tantos otros.

Figura 4. Los creadores de la nueva f�sica reunidos en el congreso Solvay de 1924.

�Qu� sucede cuando se intenta describir un mundo habitado por part�culas peque�as y muy veloces, como bien puede ser un electr�n? Esta fue la pregunta clave que se plante� Dirac, buscando una mec�nica que fuera al mismo tiempo cu�ntica y relativista. Esta uni�n cu�ntico-relativista se enfrenta a multitud de problemas, que casi producen el divorcio entre las dos teor�as. Sin embargo, Dirac no se arredr� y, guiado por ese af�n de buscar la simetr�a y la belleza en sus ecuaciones, postul� que el electr�n ten�a que obedecer una ecuaci�n relativista y cu�ntica, ecuaci�n que hoy lleva su nombre. En 1930, Dirac encuentra que su ecuaci�n predice junto al electr�n otra part�cula parecida a �ste, pero con una carga positiva. Y no s�lo eso, sino que estas part�culas son como dos Ca�nes, hermanos que al encontrarse se aniquilan. Aunque primero se pens� que este antielectr�n podr�a ser el prot�n, esta idea fue pronto desechada. No pasaron dos a�os, sin embargo, para que en 1932 se descubriera la antipart�cula del electr�n —el hoy llamado positr�n—, y se comprobaran las ideas de Dirac, que al principio parecieron descabelladas. Por este trabajo, Paul Dirac recibi� junto con Schr�dinger el premio Nobel correspondiente al a�o de 1933.

NOTAS

1 Resulta interesante mencionar que el creador del electromagnetismo, James C. Maxwell, incluy� el monopolo magn�tico cuando present� sus ecuaciones por primera vez, hacia mediados del siglo pasado. Sin embargo, en la segunda publicaci�n donde aparecen sus famosas ecuaciones ya no figuran los monopolos magn�ticos.