Física
El gran acelerador de hadrones ha “pesado” una de las partículas elementales
El evento conocido como “cono muerto” ha sido clave para determinar la masa del quark
Entre Francia y Suiza hay un tesoro enterrado. Bajo su superficie se extiende un anillo de 27 kilómetros de perímetro por el que aceleramos partículas hasta que alcanzan casi la velocidad de la luz y, entonces, hacemos que colisionen entre sí. En esos choques se alcanzan energías tan altas que nos permiten estudiar los componentes más básicos de la materia, aquellos de los que todo está hecho en su nivel subatómico. Esta tecnología de los aceleradores de partículas nos ha permitido comprender la naturaleza como nunca y experimentar condiciones que no podemos soñar. Gracias a ello hemos respondido un gran número de incógnitas durante los últimos años, algunas más evidentes y otras algo más técnicas. Sin ir más lejos, un equipo de investigadores acaba de publicar un artículo conforme han determinado la masa del quark charm.
Para hacerlo han aprovechado un hecho conocido como “cono muerto”, pero antes de embarcarnos en la explicación de qué es el cono muerto, tal vez convenga hacer una breve pausa y aprovecharla para acordar unas descripciones aproximadas de los protagonistas de esta historia. O, dicho con otras palabras: convertir conceptos como quarks y gluones en conceptos algo más comprensibles.
Lo fundamental
Los “átomos” de los átomos, partículas indivisibles. Que es lo que significa el término acuñado por los griegos y resucitado en el siglo XIX para referirse a partículas que resultaron sí ser divisibles. Esos átomos estaban formados por electrones, las partículas del electromagnetismo, que daban vueltas como si fueran la “superficie del átomo”; mientras que el núcleo estaba formado de protones (partículas cargadas y con masa) y neutrones (también con masa, pero sin carga): Tardaríamos incluso unos años más en descubrir que esos neutrones y protones estaban formados, a su vez, por otra muñeca rusa de la física de partículas, los quarks. Concretamente tríos de ellos combinando dos tipos, el quark up y el down. Dos quarks up y un down, por ejemplo, forman un protón, mientras que dos quarks down y un up constituyen un neutrón. No obstante, hay tres generaciones de parejas de quarks más: up y down, charm y strange y, finalmente, top y bottom.
Es más, hace poco se determinó la masa del quark botón. Sea como fuere, todo lo que tocamos, en cierto modo, está formado por esos tríos de quarks. Pero claro, para agregar todo ese enjambre de partículas subatómicas hace falta algo más, una suerte de pegamento que mantenga unidos al núcleo atómico a pesar de que la carga negativa de sus protones debería repelerse fuertemente entre sí. Eso es lo que conocemos como fuerza nuclear fuerte y, del mismo modo que la fuerza electromagnética está mediada por partículas llamadas electrones, la fuerza nuclear fuerte está mediada por otras partículas conocidas como “gluones” y que resuelven parte de los problemas de la física. Sabiendo eso, por fin podemos continuar con las explicaciones.
El cono muerto
Tras una colisión entre dos partículas, se producen nuevas partículas que salen disparadas de la colisión. Entre ellas, quarks y gluones, los cuales ya han sido presentados. Ahora bien, esos gluones tienen la costumbre de ir perdiendo energía, emitiendo por el camino más radiación en forma de nuevos gluones que, a su vez, volverán a emitir gluones en una especie de cascada cada vez menos energética. El caso es que, alrededor de cada una de estas partículas, o, mejor dicho, de sus trayectorias, hay zonas en las que no es teóricamente posible que se liberen nuevos gluones. Esas trayectorias muertas, si queremos verlo así, son las que forman el cono de la muerte al que nos estábamos refiriendo. Sabíamos que teóricamente debía existir y, es más, ya se ha medido muchas veces en los aceleradores de partículas, pero siempre de forma indirecta. Esta ha sido la primera vez que se “observa” este evento de manera directa.
Esa es la novedad que, en concreto, ha permitido alcanzar el segundo hito. Porque al poder rastrear de este modo las trayectorias de los gluones producidos por un quark charm pudieron ser comparados con los que desprendían quarks casi sin masa y, entre las diferencias apareció una región sin emisión de gluones en la cascada del quark charm. Esto, sumado a todo el conocimiento teórico que enmarca este tipo de situaciones, ha llevado a los investigadores a la conclusión de que la masa de los quarks charm el cono muerto que forman en su viaje, los investigadores han logrado deducir la masa del quark charm. Esa es la historia y, aunque puede parecer poco relevante, lo cierto es que toda la información que podamos obtener acerca de los fundamentos de nuestra realidad es clave para el avance de la cuántica y sus aplicaciones, tanto para encontrar posibles errores como para resolverlos o reforzar las ideas previas.
QUE NO TE LA CUELEN:
- Que los antiguos griegos hablaran de los átomos no significa que se confundieran al bautizarlos, solo plantearon que debían existir unos objetos indivisibles que nos compongan a todos. Fueron Dalton y compañía quienes se confundieron al tomar ese concepto e identificarlo con lo que ahora conocemos como “átomos” y que, efectivamente, se pueden dividir, incumpliendo la definición original del término.
REFERENCIAS (MLA):
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