domingo, 25 de octubre de 2015

¿Al fin glubolas?

Un estudio teórico sugiere que quizás ya hayamos detectado glubolas.

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Como ya todos deberíamos saber, según el modelo estándar de partículas, la materia está formada por fermiones (partículas de spin semientero) y las fuerzas que actúan entre ellas por bosones (partículas de spin entero). De este modo, la fuerza electromagnética está mediada por los fotones y la fuerza nuclear débil por los bosones W+, W- y Z. Mientras que la fuerza fuerte que mantiene los quarks juntos en los bariones (como protones, neutrones o mesones) está mediada por los gluones, cuyo nombre proviene del inglés “glue”, que significa pegar.
Se ha especulado desde hace tiempo si era posible que existieran partículas formadas solamente por gluones a las que se llamó glubolas. Las glubolas serían partículas inestables que decaerían rápidamente.
Los fotones, al no tener masa, son bosones que permiten que la fuerza electromagnética sea de largo alcance. Sin embargo, los gluones de la fuerza fuerte aunque no tienen masa, la fuerza fuerte es de corto alcance. Además los gluones se dan en 8 tipos diferentes.
Los fotones al ser de un sólo tipo y sin masa no pueden formar agregados, pero los gluones sí y pueden formar, según la teoría, partículas compuestas de pura fuerza nuclear fuerte.
La existencia de glubolas ya fue propuesta por Gell-Mann y Harald Fritsch al poco de proponer en 1972 la idea de que los protones y neutrones estaban formados por quarks y gluones. Aunque a estas glubolas las llamaron en ese momento ‘gluonium’.
El problema es cómo detectar estas glubolas. Aquí es en donde entran en escena los colisionadores de partículas que hacen chocar en sitios específicos partículas entre sí a velocidades cercanas a la de la luz. La idea es depositar en un punto mucha energía de tal modo que puedan aparecer partículas con mayor masa que las iniciales. Cuanta más energía lleven las partículas que choquen más probabilidad de que se creen partículas pesadas gracias a la relación E=mc2.
Aunque este esquema es un poco más complicado porque las partículas que se obtienen depende de las partículas de partida. Se debe conservar la carga, por ejemplo.
Aquí es en donde siempre tenemos las malas noticias. Dejando de lado a las hipotéticas partículas de materia oscura, sólo los electrones, protones y neutrinos tienen una vida estable. Casi todas las demás partículas que se crean en el LHC se desintegran al poco tiempo. Es más, la mayoría se desintegran casi al instante de crearse sin que lleguen a interaccionar con ningún detector del experimento.
Cuando se dice que se ha detectado el bosón de Higgs u otro tipo de partícula, en realidad sólo se puede afirmar que se han detectado los subproductos de su desintegración de acuerdo a lo que se había predicho.
La peor pesadilla del físico de Altas Energías es que la Naturaleza no sea como él cree y haya sucesos en el colisionador de turno que pasan desapercibidos porque ni el detector ni el software han sido diseñados para detectarlos.
Algunas veces aparecen sucesos en el LHC que no sabe muy bien cómo interpretarlos, como la resonancia f0(1710), que podría ser atribuida a un supuesto mesón.
Ahora, Anton Rebhan y Frederic Brünner (TU Wien) han publicado un estudio sobre la desintegración de glubolas. En este estudio predicen cómo tiene que ser el decaimiento de estas partículas, es decir, qué partículas subproducto surgirían de su desintegración y serían detectadas en los experimentos del LHC. Resulta que es justo lo que se observa en la resonancia f0(1710) que se ha encontrado en varios experimentos.
Así que resulta, si estos investigadores están en lo cierto, que ya hemos encontrado las buscadas glubolas.
Por desgracia el cálculo del decaimiento de las glubolas no se puede calcular de formar exacta, así que hay que usar modelos simplificados. Hasta ahora había dos candidatos a glubolas ya registrados, por un lado el mesón f0(1500) y por otro el mesón f0(1710).
Durante un tiempo se creía que el mejor candidato a glubola sería f0(1710), que es más pesado. Pero producía demasiados quarks extraños en su desintegración, lo que para muchos físicos hacía poco plausible que fuera una glubola, pues los gluones no distinguen entre las variedades ligeras y pesadas de quarks.
Ahora Anton Rebhan y Frederic Brünner parecen haber mostrado que es posible para las glubolas decaer de manera predominante en quarks extraños, además de otros tipos de decaimientos.
¿Significa esto que por fin tenemos globolas? No necesariamente, pues los cálculos realizados por estos dos físicos se basan en ciertas asunciones que no tienen que ser realistas o correctas, pues, aunque usan un espacio tridimensional como en el que vivimos, usan además ciertas teorías gravitatorias que implican un mayor número de dimensiones espaciales. Por tanto, si están en lo cierto, no sólo tendríamos ya glubolas, sino habrá que admitir que ciertas cuestiones cuánticas sólo pueden ser resueltas usando las herramientas de la física gravitatorias (cualesquiera que sea esta).
Los autores del estudio esperan que nuevos experimentos en los colisionadores LHCb y en BESIII reproduzcan otras predicciones que han realizado sobre el decaimiento de las glubolas f0(1710). Si es así entonces la idea quedaría confirmada. Si no es así habrá que seguir buscando las glubolas.
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