Un experimento de física de partículas desarrollado por la colaboración STAR y publicado en Science ha puesto a prueba una hipótesis de hace 50 años sobre el interior de protones y neutrones, revelando nuevas pistas sobre lo que mantiene unida la materia y distingue la materia de la antimateria.
Un trabajo de física experimental ha puesto a prueba una hipótesis formulada hace alrededor de 50 años acerca del interior de protones y neutrones. La investigación, llevada a cabo por la colaboración STAR y difundida a través de la revista científica Science, obliga a revisar la explicación tradicional sobre cómo se conserva el número bariónico, una propiedad esencial que distingue la materia de la antimateria.
Colisiones en el Relativistic Heavy Ion Collider en el Brookhaven National Laboratory
Tradicionalmente, los físicos atribuían el número bariónico a los tres quarks de valencia presentes en cada barión. Sin embargo, en la década de 1970 surgió una segunda propuesta que situaba esta propiedad en una estructura con forma de Y conocida como unión bariónica, formada dentro del campo de gluones que transmite la interacción fuerte. Como los extremos de esta unión conectan con los quarks, ambas explicaciones arrojaban resultados muy similares, dificultando su distinción experimental.
Para separar ambas hipótesis, la colaboración STAR analizó las colisiones generadas en el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), ubicado en el Brookhaven National Laboratory. Los investigadores compararon las colisiones entre núcleos de rutenio y circonio examinando el desplazamiento del número neto de bariones frente al transporte de carga eléctrica. Las mediciones confirmaron que los bariones podían desplazarse distancias mayores a través de la región extremadamente energética generada por el impacto en comparación con la propia carga eléctrica.
Los datos sobre rutenio, circonio y oro frente al modelo de los quarks de valencia
El equipo también estudió colisiones fotonucleares utilizando núcleos de oro, ya que los fotones ofrecen un método limpio para investigar el transporte del número bariónico. Al cotejar las mediciones con diferentes modelos computacionales, el equipo científico señaló que los datos —respaldados además por observaciones anteriores de colisiones de oro contra oro a distintas energías— desfavorecen la imagen clásica de los quarks de valencia.
Estos resultados, respaldados por datos comunicados anteriormente por STAR de colisiones Au+Au a distintas energías, desfavorecen la imagen de los quarks de valencia.
Investigadores de la colaboración STAR, Science
Aunque todavía no existe una medición directa y definitiva del mecanismo microscópico responsable, los datos actuales favorecen hasta ahora el modelo de la unión bariónica y el campo de gluones.
Implicaciones para la interacción fuerte y la asimetría del universo
El físico Wenliang Li indicó que dilucidar si son los quarks o el campo gluónico los encargados de transportar el número bariónico puede resultar clave para entender de qué manera la interacción fuerte organiza la materia estable. Asimismo, esta línea de investigación aporta nuevas herramientas para investigar por qué el universo contiene mucha más materia que antimateria.
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