El Modelo Estándar da una respuesta correcta a las masas del protón y neutrón

El cálculo correcto refuerza la teoría de interacciones de quark-gluón en partículas nucleares.

Cuando tomar peso cobra importancia, los quarks y gluones gobiernan el universo, según confirma un nuevo estudio.

Uno de los esfuerzos computacionales más grandes para calcular la masa de los protones y neutrones demuestra que el Modelo Estándar de física de partículas predice esas masas con una incertidumbre de menos de un 4 por ciento.

Christian Hoelbling, afiliado con la Universidad Bergische Wuppertal en Alemania, la Universidad Eötvös en Budapest y el CNRS en Marsella, Francia, y sus colegas informan de sus hallazgos en el ejemplar de la revista Science del 21 de noviembre.

Casi toda la masa de la materia común consiste en núcleos atómicos, los cuales están compuestos de neutrones y protones. Estas partículas están a su vez compuestas de quarks, los cuales están unidos entre sí por partículas sin masa llamados gluones.

Los gluones son las partículas mensajeras que portan la fuerza nuclear fuerte y están siendo intercambiadas constantemente por los quarks, tal y como se describe en la teoría conocida como cromodinámica cuántica, o QCD. Estos intercambios unen a los quarks entre sí modificando una propiedad cuántica conocida como carga de color. Esta carga es similar a la carga eléctrica pero viene en tres tipos distintos, caprichosamente conocidos como rojo, azul y verde. Seis tipos distintos de quarks interactúan con ocho variedades de gluones para crear una panoplia de partículas elementales.

Los nuevos cálculos confirman una predicción de la QCD, dicen los autores. Tal predicción es que la masa de las partículas tales como los neutrones y protones procede de la energía asociada a las interacciones entre quarks y gluones.

Calcular exactamente cuántas de estas interacciones generan la masa de protones y neutrones requiere varios tipos de aproximaciones. Esto se debe en parte a que la QCD tiene algunas propiedades peculiares: Dado que la fuerza en la que median los gluones entre quarks se hace más fuerte conforme se separan, los quarks nunca podrán verse como agentes libres, sólo en parejas. Por otra parte, a distancias extremadamente cortas, las cuales se estudian a energías altas, los quarks y gluones interactúan muy débilmente.

En sus cálculos, Hoelbling y sus colaboradores aproximaron el continuo del espacio-tiempo con una red cristalina tetradimensional compuesta de puntos discretos colocados a lo largo de filas y columnas. Los investigadores resolvieron las ecuaciones de la QCD en retículas cada vez más finas, y posteriormente extrapolaron los resultados al continuo, contando y midiendo laboriosamente cada aproximación e incertidumbre a lo largo del camino.

Aunque el encaje entre la QCD y la masa conocida de las partículas era algo esperado, el hallazgo en importante, afirma el equipo. “Fue tomado como una conjetura durante casi tres décadas que estas partículas fundamentales — quarks y gluones — nunca se observarían, sino sólo estados límite de los mismos, como los protones y neutrones”, explicaron Hoelbling y sus colegas en un mensaje de correo electrónico. Además, dice el equipo, los físicos ahora pueden estar más confiados al aplicar la QCD a otros fenómenos de la física de partículas que aún requieren una explicación QCD.

“Debido a que la precisión de los cálculos coincide con las medidas de laboratorio, ahora sabemos en lugar de sólo creer, que la fuente de la masa de la materia común es la QCD”, apunta Andreas Kronfeld del Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi en Batavia, Illinois, en un comentario que acompaña al artículo de Science.

En otras palabras, la QCD es QED.


Autor: Ron Cowen
Fecha Original: 20 de noviembre de 2008
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Comments (2)

  1. Turok

    three quarks for Muster Mark!!!.O sea, tres pintas para los “musters” que llevaron a cabo ese laborioso estudio.A ver si poco a poco vamos completando el Modelo Standard….o no..falta ver que sale en el LHC.

  2. [...] | Ciencia kanija Articulos Relacionados¿Porqué existe mas materia que antimateria?Desarrollado método para [...]

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