Masatoshi Koshiba: El hombre que escuchó morir a una estrella

Un tanque de agua ultrapura enterrado en una mina japonesa, construido para observar la desintegración de protones, captó algo completamente distinto: un puñado de partículas fantasma provenientes de una estrella en explosión en la Gran Nube de Magallanes. En ese instante de 1987, la astronomía adquirió un segundo sentido. Por primera vez, un evento cósmico fue observado por algo distinto a la luz, y nació la astronomía de neutrinos. El físico que insistió en que el detector se construyera de esa manera había estado, como estudiante, casi al final de su clase.

Primeros años

Koshiba nació el 19 de septiembre de 1926 en Toyohashi, hijo de Toshio, un oficial militar, y Hayako Koshiba. Su madre murió cuando él tenía tres años y su padre se casó con la hermana mayor de ella. Creció en Yokosuka y asistió a la escuela secundaria en Tokio. Su primera pasión fue la literatura alemana, no la física; cambió de rumbo, según sus propias palabras, en respuesta a los comentarios desalentadores de un profesor, un acto de despecho que redirigió su carrera. En la Primera Escuela Superior tuvo tantas dificultades académicas que necesitó tutorías de su compañero de cuarto, Kozo Kuchitsu.

Formación

Se graduó de la Universidad de Tokio en 1951 y fue a Estados Unidos como becario Fulbright, obteniendo su doctorado en física en la Universidad de Rochester en 1955. Siguió una asociación de investigación en la Universidad de Chicago de 1955 a 1958, y de 1959 a 1962 se desempeñó como director interino del Laboratorio de Física de Altas Energías y Radiación Cósmica de Chicago. Su mentor en Japón fue Sin-Itiro Tomonaga, también premio Nobel, quien además actuó como casamentero para el matrimonio de Koshiba. Se casó con Kyoko Kato, curadora de un museo de arte, a finales de la década de 1950; tuvieron un hijo y una hija.

Regresó a la Universidad de Tokio como profesor asociado en el Instituto de Estudios Nucleares en 1958, obtuvo una cátedra completa en 1970 y se convirtió en emérito en 1987. Luego enseñó en la Universidad de Tokai de 1987 a 1997 y más tarde se desempeñó como asesor principal del Centro Internacional de Física de Partículas Elementales.

Kamiokande

El detector que Koshiba diseñó con Masayuki Nakahata y Atsuto Suzuki tenía como objetivo responder a una pregunta diferente: si los protones se desintegran, como predecían algunas teorías de gran unificación. Kamiokande nunca vio morir a un protón. Lo que sí pudo hacer, una vez adaptado, fue registrar neutrinos: partículas que interactúan tan débilmente que billones atraviesan el cuerpo humano cada segundo sin efecto, y que por lo tanto requieren miles de toneladas de agua blindada y un ejército de tubos fotomultiplicadores para capturar aunque sea unos pocos.

Confirmó que los neutrinos son generados por la fusión nuclear en el Sol, lo cual fue una observación directa del proceso que alimenta a la estrella. También contó menos de los que exigía la teoría solar. Ese déficit —el problema de los neutrinos solares— se convirtió en una de las anomalías más agudas de la física: o el modelo del Sol estaba equivocado, o algo les sucedía a los neutrinos en el camino.

Supernova 1987A

Entonces, en 1987, una estrella explotó en la Gran Nube de Magallanes y Kamiokande registró sus neutrinos. La importancia es difícil de exagerar. Cada observación anterior del universo se había realizado con radiación electromagnética. Aquí había una muerte estelar violenta reportada por partículas que habían salido del núcleo colapsante, transportando información que ningún fotón podía entregar. La astronomía de neutrinos comenzó con esa detección.

Super-Kamiokande

Un sucesor más grande, Super-Kamiokande, entró en funcionamiento en 1996 y resolvió la cuestión de los neutrinos solares. Demostró la oscilación de los neutrinos: que los neutrinos cambian entre sus tres tipos durante el vuelo. El Sol producía exactamente tantos como decía la teoría; los detectores anteriores simplemente habían sido ciegos a las variedades en las que se habían convertido durante el trayecto. Dado que solo las partículas con masa pueden oscilar, el resultado anuló la suposición vigente de que el neutrino no tiene masa y forzó una revisión del Modelo Estándar.

Reconocimiento

Los honores llegaron constantemente: la Orden del Mérito de la República Federal de Alemania en 1985, los premios Asahi y Nishina Memorial en 1987, el Premio de la Academia de Japón en 1989, el Premio Humboldt y la Orden de la Cultura de Japón en 1997, el Premio Wolf en Física en 2000. En 2002 compartió el Premio Nobel de Física con Raymond Davis Jr. y Riccardo Giacconi "por sus contribuciones pioneras a la astrofísica, en particular por la detección de neutrinos cósmicos", junto con el Premio Panofsky ese mismo año y la Medalla Benjamin Franklin en 2003. El día después de que se anunciara su Nobel, el químico Koichi Tanaka ganó el premio de Química, el intervalo más corto jamás registrado entre premios Nobel para receptores japoneses.

Fue nombrado ciudadano honorario de Suginami en 2002 y de Tokio en 2003, elegido miembro de la Sociedad Estadounidense de Física y recibió el Gran Cordón de la Orden del Sol Naciente en 2003. El Koshiba Hall se inauguró en la Universidad de Tokio en 2005 y el Premio Koshiba se creó en 2003.

Años posteriores

La confianza de Koshiba en sus estudiantes era famosa y específica. "Entre los discípulos que han heredado mi trabajo, dos son dignos de recibir el Premio Nobel", dijo, refiriéndose a Yoji Totsuka y Takaaki Kajita. Kajita obtuvo el premio de física en 2015 por el trabajo sobre oscilaciones; Totsuka no vivió para recibir uno, y en 2010 Koshiba estableció un premio en su nombre. En su jubilación, escuchaba a Mozart y jugaba videojuegos con un entusiasmo sin complejos, llamándose a sí mismo el jugador más viejo del mundo y nombrando a Final Fantasy como su favorito. Murió en el Hospital Edogawa de Tokio el 12 de noviembre de 2020, a los noventa y cuatro años.

Por qué importa Koshiba

Convirtió un experimento que fracasó en su objetivo declarado en una forma completamente nueva de observar el universo. Kamiokande y su sucesor convirtieron al neutrino de una molestia teórica en un instrumento astronómico, dieron a los físicos la primera evidencia sólida de que los neutrinos tienen masa y pusieron una grieta en el Modelo Estándar que aún no ha sido reparada. El estudiante de literatura alemana que recibía tutorías de su compañero de cuarto terminó enseñándole al mundo a observar las estrellas con algo distinto a la luz.