Nuevos datos experimentales del colisionador RHIC revelan que los gluones en forma de estructura en Y podrían portar el número bariónico de los protones, desafiando la suposición de que solo los quarks lo transportan y abriendo un debate profundo sobre la física cuántica subyacente.
La imagen clásica que nos enseñaron sobre el protón está perdiendo vigencia frente a la evidencia experimental más reciente. Durante décadas, los modelos tradicionales han enseñado que el número bariónico pertenece de manera exclusiva a los tres quarks principales. Sin embargo, un hallazgo publicado en la revista Science y gestado mediante el detector STAR demuestra que la realidad cuántica del protón es mucho más compleja, apuntando a que los gluones juegan un papel protagonista en la conservación de la materia.
La unión de gluones y el misterio del número bariónico en el colisionador RHIC
La evidencia física proviene directamente de las colisiones de alta energía analizadas en el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), una instalación del Departamento de Energía de Estados Unidos ubicada en el Brookhaven National Laboratory y operativa desde el año 2000 hasta principios de 2026. Según los datos obtenidos por la colaboración STAR, el número bariónico podría estar asociado a una unión en forma de Y formada por gluones que conectan los tres quarks principales del protón.
Esta hipótesis teórica no es completamente nueva. Fue propuesta originalmente en la década de 1970 y retomada en 1996 por Dmitri Kharzeev, de la Stony Brook University y el Brookhaven Lab. No obstante, ha sido la ejecución práctica del análisis de colisiones en el detector STAR del colisionador RHIC lo que ha permitido probar empíricamente esta posibilidad.
El investigador añadió además que los datos apoyan firmemente que los gluones transportan de forma más favorable este número bariónico cuando se disponen en esa configuración especial. Esto contrasta frontalmente con la tradicional división equitativa de un tercio de la propiedad entre cada quark de valencia.
Por qué la conservación de esta propiedad sustenta la existencia del universo
Comprender qué transporta realmente el número bariónico va mucho más allá de corregir un esquema teórico sobre el protón. En las colisiones del RHIC, la conservación de esta magnitud exige que la cantidad total de bariones —partículas formadas por tres quarks, como los protones y los neutrones— permanezca inalterada antes y después de cada impacto. Dicho principio se extiende a escala universal.
La propia investigadora destacó que las razones detrás de esta conservación siguen sin comprenderse por completo, constituyendo uno de los grandes enigmas del cosmos estrechamente vinculado al motivo por el cual existe más materia que antimateria. Asimismo, este principio garantiza la extraordinaria estabilidad de los protones, cuya vida estimada supera la del propio universo, permitiendo que los núcleos atómicos se formen y mantengan estables.
La interferencia cuántica y la complejidad interna revelada por la física europea y americana
Mientras los equipos en Estados Unidos desenterraban indicios sobre los gluones mediante colisiones, en el ámbito europeo se han consolidado evidencias paralelas sobre la naturaleza ondulatoria y entrelazada de estas partículas. Investigadores como Alexey Vladimirov, de la Universidad Complutense de Madrid; Guillermo Portela, de DESY Hamburgo; y Simone Rodini, de la Università degli Studi di Pavia, publicaron en la revista Physical Review Letters un trabajo que demuestra la primera evidencia experimental de un tipo de interferencia cuántica entre los quarks y los gluones del protón.
Este fenómeno demuestra que la estructura interna del protón no puede reducirse a una simple aproximación bidimensional clásica. Lejos del modelo ingenuo donde solo habitan tres quarks estáticos, la cromodinámica cuántica describe un escenario dinámico donde el vacío genera constantemente pares de quarks y antiquarks enmarañados con una densa red de gluones.
«In the naïve quark model, there are three quarks inside a proton, but nothing else,» said Tommy Tsang, formerly a postdoc at Kent State University, now at DOE’s Argonne National Laboratory. «But if we look at details inside, there are not only three quarks but also a lot of gluons interacting, connecting between those quarks, and there are also quarks and antiquarks that pop up from the vacuum, so it’s actually a really complex object.»
Tommy Tsang, investigador del Argonne National Laboratory y antiguo postdoc en Kent State University
Las anomalías registradas en los detectores, como el exceso inesperado de bariones frente a antibaryones medido en las trayectorias perpendiculares de las colisiones del RHIC, obligan ahora a revisar la literatura científica. Aunque los autores de las investigaciones admiten que los datos actuales aún no bastan para definir con exactitud absoluta qué modelo teórico detalla cada matiz de la distribución interna, el consenso apunta a que el interior del protón guarda secretos cuánticos mucho más profundos de lo que los libros de texto tradicionales recogen.
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