Aspectos de la nueva física aplicada a la materia bariónica

Tremendamente interesante me ha parecido este artículo de Scientific American que abunda en el descubrimiento de una partícula bariónica con cuatro veces la masa de un protón, que comenté recientemente. El hecho de que se descubran partículas teóricas que, se suponía, deberían poder existir, es un hecho de una importancia capital para entender los aspectos más detallados y la estructura de la materia y la energía. Poder explorar nuevas partículas abre un campo de posibilidades inmenso.

Pero vamos a ver y a resumir el contenido de este artículo, indicando brevemente sus características:

 

• En primer lugar, el descubrimiento de Xi-cc++ es de por sí de gran importancia, porque contiene dos quarks de tipo «charm», esto de por sí abre un campo de posibilidades inmenso para el estudio de la física de partículas.
• Por otro lado, un aspecto esencial de la materia, que no suele tenerse en cuenta, es que el universo, a escala subatómica, ve nacer y morir constantemente partículas. Es lo que se llama «energía del vacío», y en inglés se conoce como «quantum foam» que se podría traducir por «espuma cuántica». Si pudiéramos ver el universo a la escala del átomo, comprobaríamos que, lejos de ser un espacio tranquilo, con sus átomos dando vueltas, como se suele enseñar, lo cierto es que no es así; se produce una tormenta constante de partículas que aparecen, existen momentáneamente, y desaparecen. Se conocen como partículas virtuales. ¿Por qué aparecen? De eso se trata, y para eso es necesario entender la materia a escala subatómica.
• Pero atención, eso tiene una consecuencia directa en la materia. Dado un protón por ejemplo, que creemos está formado por tres quarks (y de hecho esa es su base estructural), se da la circunstancia de que, en su interior, también aparecen y desaparecen partículas subatómicas virtuales, entre ellas, gluones y quarks. ¿Cómo modifican estas partículas virtuales el comportamiento y la física de la materia? Sin duda es determinante conocer este mecanismo, porque puede afectar a la física de partículas tal como la conocemos hoy día.
• Más importante: estas partículas virtuales podrían ser la causa y motivo de ciertos aspectos de la física de partículas que no se comprenden actualmente. Si en las ecuaciones de la Teoría Estándar, la teoría que hoy día explica la materia a escala subatómica, se añade esta «espuma cuántica», ¿qué efectos tendrá esto en las ecuaciones? Y derivado de esto, ¿podrán esos nuevos modelos teóricos explicar con más detalle la estructura de la materia, y arrojar respuestas sobre las preguntas que hoy en día se hace la física teórica?
• Otro elemento fundamental de estos estudios es el curioso efecto que se produce, al parecer, al acelerar protones a grandes velocidades. Los gluones en su interior, responsables de la fuerza nuclear fuerte, que mantienen unido al protón, parecen desdoblarse. Cada gluón generará dos nuevos gluones, cuya energía máxima sumada es inferior a la del gluón original. Pero, además, esos nuevos gluones generarán a su vez otros gluones de todavía menos energía. Así hasta un punto en el que el protón está literalmente saturado de gluones, no pudiendo producir más. ¿Por qué ocurre esto, si se termina demostrando? ¿Y qué efectos tiene esta propiedad en el protón? ¿Cómo se conjuga este efecto con los efectos relativistas de la materia según la relatividad general de Einstein? ¿Existe un puente que quizás pudiese unir ambas teorías gracias a este fenómeno?

Actualmente, el LHC ya genera energía para reproducir situaciones de energía similares a las del origen del universo. Esto está permitiendo entrar en estas preguntas que, de ser contestadas, podrían ser, por fin, un paso adelante en el campo de la física de partículas, y abrir nuevas posibilidades a nuevas teorías. Sin duda, responder a estas preguntas puede revolucionar muchos aspectos que siguen siendo un misterio para los físicos. Veremos qué sucede con todo esto. Pero una cosa está clara: hay trabajo, mucho trabajo por delante.