Píldora cosmológica | La armonía de Dirac

Por supuesto, si hubiese que destacar a un científico que revolucionaría la Física y la Astronomía a comienzos del siglo XX no podemos dejar de mencionar a Albert Einstein. Mucha gente, incluso sin una fuerte cultura científica, ha escuchado este nombre. Sin embargo, es muy injusto no conocer otros nombres importantes en esta época. Hoy le toca el turno a Paul Dirac, científico muy importante y coetáneo de Einstein que proporcionó una unión sólida entre la teoría de la relatividad y la teoría de la física cuántica.

A principios del siglo XX se comienza a escuchar palabras como Teoría de la Relatividad y Física Cuántica. Por aquel entonces, un apasionante de las Matemáticas llamado Paul Dirac se da cuenta que las ecuaciones de ambas teorías son incompatibles. Por supuesto, esto no lo podía tolerar Dirac; él piensa que si la realidad es una, por lógica deberá existir "algo" que permita integrar los aspectos de ambas teorías. 

Tras un trabajo muy arduo, da con una ecuación que permite integrar las aportaciones de la física cuántica y la teoría de la relatividad restringida. A esto se le conoce como la ecuación de Dirac. Para ello, llega a una fórmula relativamente compleja en la que se usan operadores muy poco usados para la época. De hecho, los resultados son satisfactorios pero muy complicados de obtener e interpretar.

Recurriendo al buen hacer de Reeves (2022) para explicar de una manera sencilla y tangible, la ecuación nos permite conocer los movimientos de los electrones en un campo magnético. Hace tiempo se sabía que los electrones se desviaban cuando atravesaban un campo magnético. Más tarde se supo que el electrón se configuraba como una pequeña esfera que giraba a gran velocidad sobre sí misma. Este movimiento de rotación se denominó "espín" y era el responsable del movimiento participar del electrón en el campo magnético. Ahora viene lo complicado, el electrón puede girar en sentido horario o antihorario, lo que hace que se vaya a dos direcciones diferentes. Gracias a la ecuación de Dirac supimos que el espín es una propiedad que se deduce de la misma y que implica la integración de los conocimientos de la teoría de la relatividad y la física cuántica. ¡Pero ojo! También se deduce que el espín no tiene nada que ver con ninguna rotación del electrón.

A este respecto, cabe señalar que la reunificación que Dirac consiguió solo aborda la armonización teoría de la relatividad restringida (1905) con la física cuántica y, que por tanto, solo se aplica en aquellos contextos en los que la fuerza de la gravedad es muy débil o prácticamente inexistente (como en la superficie de la Tierra).

Lo dicho, se trata de una fórmula compleja que supuso un paso importante en la armonización científica; pero que requiere de muchos más avances para entender mejor nuestro mundo y el Cosmos.