Robert Oppenheimer, a 120 años de su nacimiento

El nombre de Julius Robert Oppenheimer se colocó en la boca de todo mundo hace unos meses cuando se estrenó la película dirigida por Christopher Nolan, “Oppenheimer”, la cual fue ganadora al Oscar a la mejor película, mejor actor, mejor director, etc. En dicha película se nos presenta a Oppenheimer como el “padre de la bomba atómica”, sin embargo, para el desarrollo científico, él fue mucho más que sólo la cabeza de la creación de una de las armas de destrucción masiva más poderosa del mundo.

Solitario, sumamente delgado, de sombrero y casi siempre fumando, fue un lector voraz que, a tan sólo 12 años de edad, ya estaba dando conferencias como todo un experto geólogo. La mente de Robert Oppenheimer fue, evidentemente, una mente privilegiadamente brillante, diestra, veloz y curiosa con múltiples intereses, desde los idiomas, la literatura y la filosofía, hasta el entendimiento de la naturaleza en todo su esplendor. Tratar de explicar, aunque fuera muy someramente, las contribuciones que hizo este científico a la ciencia nos llevarían una película mucho más larga que la de Nolan.

El listado de sus contribuciones comienza, quizá, con la llamada aproximación Born-Oppenheimer, que sigue siendo fundamental en los estudios de las moléculas y de la materia en su estado sólido. En ella, con tan sólo 22 años de edad y como estudiante de posgrado de Max Born, Oppenheimer propone que los átomos que componen a las moléculas pueden ser tratados matemáticamente, como si fueran sólo dos componentes, en vez de decenas de estas (electrones, protones y neutrones -para entonces aún no descubiertos-). Por un lado, se tiene al núcleo, que es sumamente masivo comparado con los electrones. Por tanto, puede ser considerado como “estático”, y quien determine la posición del átomo. Por otro lado, los electrones, en su conjunto, podían ser considerados como una sola nube de carga negativa cuya posición está determinada por el núcleo.

Más adelante, ya como profesor en Estados Unidos en la década de los años 30, Oppenheimer mostró interés en el campo de la astrofísica, aún de manera íntimamente ligada con la mecánica cuántica. En primer lugar, trabajó en un par de artículos de los cuales se deduce el llamado límite Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV), que refiere a la masa límite superior que puede tener una estrella sin reacciones termonucleares en el centro y conformada únicamente por neutrones “degenerados” (aquellos que ya no pueden estar más juntos porque las reglas de la mecánica cuántica se los impiden), para no colapsar de manera indefinida. Es decir, el límite TOV da un límite de masa para el colapso de una estrella de neutrones.

Además de este aporte, tan sólo unos meses después de que Albert Einstein publicara un tratado en el que afirmaba que lo que hoy conocemos como agujeros negros no podían existir en la naturaleza, Oppenheimer, a los 35 años de edad y en colaboración con su estudiante Hartland Snyder, publicó el artículo “Sobre la contracción gravitacional continua”, proponiendo una solución de las ecuaciones de Einstein que predice la existencia de objetos producidos por el colapso de una estrella y cuya gravedad es tan grande que ni la luz puede escapar de ellos (es decir, los agujeros negros). El modelo hoy es conocido como modelo Oppenheimer-Snyder y sirvió de base para los estudios y desarrollos matemáticos realizados décadas más tarde por Roger Penrose, que le hicieron acreedor al Premio Nobel de Física en 2020.

J. Robert Oppenheimer fue nominado cuatro veces (1947, 1951, 1955 y 1967) al Premio Nobel, sin embargo, nunca lo obtuvo. Mucho se ha especulado respecto al por qué sin tener una conclusión, quizá su relación con la bomba atómica, o simplemente el hecho de que, cuando se descubrieron los agujeros negros él ya había fallecido y el Premio Nobel no se otorga de manera póstuma. Lo cierto es que, después de la década de los 30, Oppenheimer nunca volvió a trabajar en temas de astrofísica y en general, después de su participación como líder del Proyecto Manhattan, las publicaciones y aportes que tuvo para la ciencia fueron muy pobres. Aun cuando algunos consideran que los artículos de Oppenheimer parecían más ideas especulativas que resultados firmes con predicciones claras, a 120 años de su nacimiento, hoy en día existen límites, modelos, fenómenos, etc. que llevan el apellido de Oppenheimer y que siguen siendo fundamentales para la investigación científica.