Este 2022 celebramos el centenario del nacimiento de Yang Chen-Ning, un reconocido físico que ha dejado huella en el mundo científico por sus importantes y significativas aportaciones a la física de partículas, a la teoría cuántica de campos y a la mecánica estadística, entre otros campos.
Yang Chen-Ning, también conocido por su nombre inglés Frank Yang, nació el 1 de octubre de 1922 en Hefei, provincia de Anhui, China. En 1938 inició sus estudios universitarios en Física y, tras acabar su licenciatura, continuó investigando en mecánica estadística. Posteriormente obtuvo una beca que le permitió trasladarse a Estados Unidos e instalarse en la Universidad de Chicago, donde terminó su doctorado en 1948 y permaneció un año como ayudante de Enrico Fermi, físico italiano que saltó a la fama tras crear el primer reactor nuclear. Más adelante, Yang se mudó al Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, donde publicó su obra “Elementary Particles and Weak Interactions”, un libro que recopila gran parte del conocimiento en física de partículas que se tenía hasta el momento. En 1999, tiempo después de trasladarse a la Universidad Estatal de Nueva York (Stony Brook), se retiró como profesor emérito. Finalmente, regresó como director honorario a la Universidad de Tsinghua, en Pekín.
Las contribuciones de Yang a la Física fueron numerosas y muy importantes, especialmente en los campos de la mecánica estadística, la física de partículas, la teoría cuántica de campos y la física de la materia condensada. Sus investigaciones sobre la ley de la paridad, junto a Lee Tsung-Dao, demostraron que la simetría de paridad, que relaciona un estado con su imagen especular, no se conservaba en las interacciones débiles entre partículas elementales. En una teoría simétrica en cuanto a paridad, los fenómenos que ocurren en un sistema son idénticos a los que ocurren en su imagen especular. Lee y Yang propusieron que esto no pasaba en las interacciones débiles, lo que fue más tarde verificado experimentalmente por Wu Chien-Shiung, conocida también como la Madame Curie china. En el experimento de Wu, un campo magnético permitía orientar en la misma dirección átomos de cobalto-60 radiactivo, que se comportan como imanes microscópicos. Una vez orientados, se observaba que, al desintegrarse los átomos de cobalto-60, la mayoría de los electrones se emitían en la misma dirección y sentido, lo cual demostró que la simetría de paridad estaba rota en este tipo de fenómenos. Yang y Lee recibieron el Premio Nobel de Física en 1957 por sus teorías sobre la violación de la paridad en las interacciones débiles, pero la notable invisibilización de la mujer en la ciencia, todavía muy persistente por aquel entonces, dejó fuera del premio a Wu, a pesar de sus importantes aportaciones en el desarrollo y verificación de estas teorías.
Yang Chen-Ning es también reconocido por su colaboración con el físico americano Robert Mills. Juntos desarrollaron un nuevo tipo de teorías gauge no abelianas, las teorías de Yang-Mills. Estas teorías terminaron constituyendo la base del Modelo Estándar y la física de partículas moderna, y allanaron el camino hacia una nueva Teoría de Gran Unificación. La teoría de Yang-Mills tuvo una aceptación general en la comunidad científica después de que físicos como Gerard ‘t Hooft demostraran su amplia validez y consistencia interna.
Actualmente, las teorías de Yang-Mills siguen siendo un campo de investigación muy activo que continúa generando nuevas ideas y líneas de investigación. Por otra parte, estas teorías presentan problemas abiertos que todavía no han sido resueltos o interpretados. Es por esto por lo que la teoría de Yang-Mills fue incluida en la lista de “Millenium Prize Problems” (“Problemas del Premio del Milenio”) del Instituto Clay de Matemáticas. Esta lista contiene siete conocidos problemas matemáticos, seleccionados en el año 2000, cuya resolución todavía no se conoce. Para incentivar la investigación en estos problemas matemáticos, el Instituto Clay ha prometido un premio de un millón de dólares por la solución correcta de cualquiera de ellos. El problema para caso de las teorías Yang-Mills consiste, principalmente, en la demostración de la siguiente conjetura: la energía de las excitaciones más bajas de una teoría de Yang-Mills pura, esto es, sin campos de materia, difiere en un salto finito de energía respecto a la del estado de vacío. Esencialmente, esta conjetura expone que la energía del primer estado excitado (el que alberga las excitaciones más bajas) no está inmediatamente por encima de la energía del estado vacío, sino que existe un salto apreciable entre ambos valores.
Como fruto de todas sus aportaciones a la física, la completa vida investigadora de Yang se ha visto reconocida con varios galardones a lo largo de su carrera profesional. Además del Premio Nobel de Física en 1957, recibió otros reconocimientos como la Medalla Nacional de Ciencia en 1986, la Medalla Benjamin Franklin de la Sociedad Filosófica Estadounidense en 1993 o la Medalla Albert Einstein en 1995.
