Vea También
 |
| Científicos de la Universidad de Chicago y de la Universidad Técnica de Darmstadt propusieron una nueva teoría según la cual los neutrones podrían comunicarse en determinadas circunstancias, formando un nuevo tipo de "no partícula", lo que podría ofrecer pruebas de un nuevo tipo de simetría en la física. Crédito: Gonion/Shutterstock |
Aunque a los neutrones les encanta asociarse con los protones para formar el núcleo de un átomo, estas partículas siempre han sido conocidas por su reticencia a unirse entre sí. Pero según una nueva teoría propuesta, estas partículas podrían comunicarse en determinadas circunstancias, formando un nuevo tipo de "no partícula", lo que podría ofrecer pruebas de un nuevo tipo de simetría en la física.
Dam Thanh Son, catedrático de Física de la Universidad de Chicago, expone el argumento en un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, del que es coautor junto con Hans-Werner Hammer, de la Universidad Técnica de Darmstadt (Alemania).
El nuevo estudio se inspira en una idea propuesta por primera vez en 2007 por el profesor de la Universidad de Harvard Howard Georgi, quien sugirió que podría existir un fenómeno más allá de nuestra idea tradicional de materia.
"Todo lo que nos rodea está hecho de partículas -un punto localizado en el espacio que puede transportar energía-, pero su idea era que en la naturaleza podría haber algo que transportara energía, pero que fuera menos nítido y más difuso", explica Son. "Llamó juguetonamente a este concepto "no partícula"".
Son y Hammer querían intentar aplicar este concepto para entender el comportamiento de las partículas en los núcleos de los átomos, especialmente los núcleos más exóticos, que entran y salen de la existencia durante eventos violentos en el universo, como cuando las estrellas explotan. "Sólo conocemos una fracción de estos núcleos exóticos", afirma Son.
Para estudiar estos núcleos atómicos exóticos en la Tierra, los científicos hacen chocar núcleos pesados entre sí en aceleradores. Lo que sale es un nuevo núcleo y una lluvia de neutrones. Son y Hammer observaron que, a medida que los neutrones salen y se alejan, unos pocos que van en la misma dirección pueden seguir "hablando" entre sí, incluso después de que los demás hayan dejado de interactuar. Esta comunicación sostenida entre neutrones podría constituir un "antinúcleo" difuso, con propiedades propias distintas de los núcleos normales.
Para hacerse una idea de esta borrosidad, Son dijo: "Es un poco como la diferencia entre ser golpeado por una piedra y ser golpeado por una corriente de agua". Ambos transportan energía, pero la forma es diferente.
En su nuevo estudio, Son y Hammer expusieron cómo y dónde buscar pruebas de estos "antinúcleos" en los aceleradores, y una explicación general para el campo de lo que llamaron juguetonamente "física antinuclear".
Según los científicos, podría tratarse de una manifestación de un tipo de simetría llamada simetría conforme. Las simetrías son fundamentales para la física moderna; son características comunes que permanecen incluso cuando un sistema cambia -la más famosa es que la velocidad de la luz es constante en todo el universo-.
En la simetría conforme, un espacio se distorsiona, pero todos los ángulos se mantienen sin cambios. Por ejemplo, cuando se dibuja un mapa en 2D de toda la Tierra en 3D, es imposible conservar todas las distancias y ángulos al mismo tiempo. Sin embargo, algunos mapas, como una versión común dibujada por primera vez por Gerardus Mercator, se dibujan de manera que todos los ángulos se mantienen correctos, pero a costa de distorsionar enormemente las distancias cerca de los polos.
Esta simetría conformacional no aparece en el Modelo Estándar de la física, pero sí en la propuesta de Georgi de las "no partículas", y también aparece aquí", afirma Son. La proporción de energía que transporta cada partícula en el "antinúcleo" permanece inalterada aunque cambie la distancia entre ellas.
"Fue una sorpresa para mí, porque, inusualmente para la física nuclear, estos resultados parecen tener cierta universalidad", dijo Son. Es decir, a diferencia de los muchos cálculos de la física que dependen de la precisión de los detalles y números más pequeños, "estos números no son sensibles a los detalles en absoluto", dijo.
Dado que los cálculos son tan robustos aunque falten algunos detalles, Son dijo que si se confirma el argumento, los físicos podrían utilizar estas fórmulas para comprobar otros cálculos.
Él y Hammer también señalaron que este comportamiento puede darse cuando los átomos se enfrían a temperaturas superbajas, y en partículas exóticas llamadas tetraquarks, formadas por dos quarks y dos antiquarks.
"Es interesante trabajar en un problema que puede tener consecuencias en tantos campos de la física", dijo Son.
Fuentes, créditos y referencias:
Hans-Werner Hammer et al, Unnuclear physics: Conformal symmetry in nuclear reactions, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2108716118