Toshihide Maskawa (nasceu em 7 de fevereiro de 1940, em Nagoya, Japão — faleceu em 23 de julho de 2021, em Kyoto, Japão), físico teórico agraciado com o Prêmio Nobel por prever corretamente a existência de três famílias de partículas fundamentais chamadas quarks, que ajudaram a explicar um dos fenômenos mais importantes da natureza e um dos mistérios mais duradouros do universo — como é que nós existimos.

Diz-se que Aristóteles disse que a natureza abomina o vácuo. Uma observação semelhante pode ser feita sobre os físicos: eles abominam a assimetria.

Em geral, os físicos buscam simetria na natureza. “É o poste de luz sob o qual buscamos”, como disse Michael S. Turner, cosmólogo da Universidade de Chicago.

Mas, assim como as seis pontas de um floco de neve que supostamente são simétricas, mas raramente o são, descobrimos que existem exceções notáveis ​​à simetria no universo. Elas são chamadas de simetrias quebradas, e o Dr. Maskawa se aprofundou na compreensão de uma das mais importantes, chamada violação de CP.

De acordo com a teoria mais amplamente aceita sobre a origem do universo, o chamado Big Bang , quantidades iguais de matéria e antimatéria deveriam estar presentes na criação. E como essas duas se anulam quando combinadas, o universo deveria ter tido vida muito curta.

Felizmente, há mais matéria no universo — uma quantidade pequena, mas significativa — do que antimatéria, e a razão para esse fenômeno parece ser a violação de CP. (O C significa carga, como a carga negativa de um elétron; o P significa paridade, ou o que também é conhecido como lateralidade, como em destro e canhoto.)

Antes da descoberta da violação de CP, os cientistas presumiam que a troca de positivo por negativo e destro por canhoto nas equações de partículas elementares produziria o mesmo resultado. Mas em 1964, James W. Cronin e Val L. Fitch, trabalhando com partículas chamadas cáons, ou mésons K, descobriram que, embora os cáons possam se transformar em suas antipartículas, de modo que a paridade e a carga sejam invertidas, a transformação oposta, de antipartícula cáon para partícula, não ocorre com tanta frequência. A descoberta da violação de CP levou o Dr. Cronin e o Dr. Fitch a receberem o Prêmio Nobel de 1980.

O que deixou os físicos perplexos foi a causa disso. O Dr. Maskawa e um colaborador, Makoto Kobayashi , conseguiram explicar o fenômeno, baseando-se em outra descoberta de 1964: a hipótese de que havia uma classe ainda não descoberta de partículas fundamentais chamadas quarks.

Propostos por Murray Gell-Mann e George Zweig, os quarks eram considerados os constituintes dos prótons e nêutrons que compõem os núcleos dos átomos. (O Dr. Gell-Mann nomeou as partículas em homenagem a um verso de “Finnegans Wake”, de James Joyce: “Três quarks para Muster Mark!”) Em 1968, experimentos no Stanford Linear Accelerator Center, na Califórnia, provaram a existência dos quarks.

Inicialmente, foram encontrados três tipos de quarks, chamados “up”, “down” e “strange”. Um quarto tipo de quark foi descoberto em 1974 e chamado de “charm” (prova positiva de que os físicos podem ter um senso de humor peculiar).

O Dr. Maskawa e o Dr. Kobayashi começaram a tentar explicar a causa da violação de CP em 1972, quando estudavam na Universidade de Kyoto. Baseando parte de sua pesquisa em um modelo matemático de decaimento de partículas de Nicola Cabibbo , um físico italiano, eles desenvolveram uma matriz teórica usando quatro tipos de quarks.

Certa noite, como o Dr. Maskawa relembrou em sua palestra no Nobel, ele estava tomando banho quando teve um momento eureka. Ele não conseguira decifrar o problema da violação de CP usando seu modelo de quatro quarks e praticamente havia desistido da esperança de fazê-lo. Mas, ao sair do banho, percebeu de repente que, se houvesse seis quarks em vez de quatro, seria possível que os quarks up, down e strange alternassem entre si, transformando alguns káons em suas antipartículas. A existência de seis tipos de quarks, ocorreu-lhe, permitiria a violação de CP.

Ele e o Dr. Kobayashi começaram a propor uma nova matriz de seis quarks, agora conhecida como CKM (em homenagem ao Dr. Cabibbo, Dr. Kobayashi e Dr. Maskawa), e publicaram o resultado em um artigo histórico de 1973, “CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction”, que continua entre os mais citados na física de altas energias.

Quatro anos depois, eles provaram que estavam certos quando o quinto tipo de quark, chamado de “bottom”, foi descoberto. O último tipo de quark, o “top”, foi encontrado em 1995.

Juntos, os seis quarks são divididos em três famílias (up e down; charm e strange; e top e bottom) e agora são uma parte essencial do Modelo Padrão, que classifica todas as partículas fundamentais conhecidas no universo e é uma das maiores conquistas da física no século XX.

O Dr. Maskawa e o Dr. Kobayashi receberam metade do Prêmio Nobel em 2008 pela “descoberta da origem da simetria quebrada que prevê a existência de pelo menos três famílias de quarks na natureza”. A outra metade foi para o Dr. Yoichiro Nambu , um americano nascido no Japão, pela “descoberta do mecanismo de simetria quebrada espontânea na física subatômica”.

(O Dr. Cabibbo, embora seu trabalho fosse considerado essencial para a descoberta do Dr. Maskawa e do Dr. Kobayashi, não foi reconhecido pelo Nobel, uma omissão que gerou reclamações de físicos italianos. O prêmio, por definição, reconhece apenas três vencedores em uma categoria a cada ano.)

Toshihide Maskawa nasceu em 7 de fevereiro de 1940, em Nagoya, Japão, o segundo de três filhos, e único filho homem, de Ichiro e Kaneko (Nojima) Maskawa. (Seu futuro colaborador de pesquisa, Dr. Kobayashi, também nasceu em Nagoya, quatro anos depois.) A irmã mais velha de Toshihide morreu de tuberculose quando era jovem.

Seu pai era dono de uma pequena empresa de fabricação de móveis, mas seu verdadeiro interesse era engenharia e ciência. Sem educação formal, ele aprendeu o que pôde sozinho e transmitiu sua paixão ao filho.

O Dr. Maskawa teve uma experiência de quase morte durante a Segunda Guerra Mundial, quando tinha 5 anos.

Certa noite, em 1945, uma bomba incendiária americana caiu sobre sua casa em Nagoya, atravessando o telhado sem explodir e parando perto de onde ele estava sentado, no chão de terra. As casas vizinhas e a loja de móveis de seu pai foram destruídas pelas chamas de outras bombas. Sua família escapou empilhando os pertences que pôde em uma carroça e fugindo a pé.

Após a guerra, o Dr. Maskawa lembrou que seus pais se tornaram comerciantes de açúcar, trabalhando em casa da manhã à noite e com pouco tempo para dar atenção ao filho. Toshihide preferia brincar a fazer as tarefas escolares, mas isso o afetou um dia, quando sua mãe pediu à professora que, por favor, lhe passasse algumas tarefas de casa. A professora respondeu que ele as passava todos os dias, mas que Toshihide nunca as fazia.

Ele continuou a ser um aluno indiferente durante a maior parte do ensino médio, mas duas coisas mudaram seu curso. Uma delas foi que ele gostava de ler e, quando um dia encontrou alguns livros de matemática, achou-os fascinantes. Ele também descobriu que tinha talento para matemática e começou a resolver problemas sozinho.

O segundo momento transformador foi a descoberta, em um jornal, de que um renomado físico de partículas, Shoichi Sakata , era professor em sua cidade, na Universidade de Nagoya. A constatação de que um importante trabalho científico poderia ser realizado no local onde ele nasceu abriu os olhos de Toshihide para novas possibilidades.

Seu pai queria que ele seguisse o ramo açucareiro, mas o filho agora queria se tornar matemático ou cientista. Começou a estudar, ingressou na Universidade de Nagoya e se formou em 1962. Permaneceu em Nagoya para obter seu doutorado em 1967, com o Dr. Sakata como orientador de tese, e trabalhou com o Dr. Sakata como assistente de pesquisa até 1970.

Ele passou a ocupar cargos de professor na Universidade de Kyoto, na Universidade de Tóquio e no Instituto Yukawa de Física Teórica em Kyoto, onde também foi diretor de 1997 a 2003, quando se tornou professor emérito na Universidade de Kyoto.