Física: ¿Hay partículas indivisibles?

En física de partículas no solemos hablar directamente de indivisibilidad sino que hablamos de partículas fundamentales o elementales.

Registro del CMS que pudiera ser la firma de la partícula de Higgs. cern afp

La respuesta en realidad es muy simple porque nosotros a día de hoy sí que conocemos partículas indivisibles. Pero si filosofamos un poco habría que definir qué significa indivisible. ¿Significa que no se pueden romper o que carecen de estructura interna? En física de partículas no solemos hablar directamente de indivisibilidad sino que hablamos de partículas fundamentales o elementales. Para nosotros son partículas fundamentales aquellas en las que a día de hoy, es decir, con el rango de energías que tenemos en este momento, no se ha observado ninguna estructura interna, o lo que es lo mismo, no están compuestas por otras partículas más pequeñas. Eso son partículas fundamentales y serían, por ejemplo, el electrón y otros leptones o los quarks.
Esto que te explico es lo que hemos podido observar hasta el momento con el rango de energías de las que disponemos. Por ejemplo, en aceleradores de partículas como el LHC (Large Hadron Collider) donde yo trabajo, usamos órdenes de energía de teraelectronvoltios, es decir un billón de electronvoltios. Un electronvoltio (eV) es una unidad que correspondería a la energía necesaria para mover un electrón dentro de una diferencia de potencial de un voltio. Estaríamos hablando de cantidades de energía que traducido a longitudes de onda son del orden de 10^-18 metros. Es decir podemos detectar algo tan pequeño como eso, 10^-18 metros, que realmente es tan pequeño que está dentro de la escala subatómica.

Con estas energías tan altas lo que hacemos en el acelerador de partículas es colisionar haces de protones, estos haces de protones son partículas que no son fundamentales porque están constituidas por otras partículas, los quarks que son los que al final colisionan entre sí. Podríamos decir que con nuestro “microscopio electrónico de protones” en el LHC y los rangos de longitud de onda de los que podemos disponer en este momento no nos permiten observar una estructura interna de lo que para nosotros son las partículas elementales o indivisibles. Eso es lo que estudiamos, a lo que llamamos el modelo estándar de física de partículas que explica las partículas fundamentales y sus interacciones.

Hasta el momento sí hay una serie de partículas indivisibles que son estos electrones y quarks que están divididos en tres familias y que curiosamente no tenemos ni idea de por qué son tres. Además hay mucha variedad de masas pero solo la primera familia de estas partículas, los electrones, los quarks up y los quarks down son los que forman la materia ordinaria, es decir la materia de la que está hecho todo lo que conocemos. El resto de partículas indivisibles que hemos detectado, como los muones y otro tipo de quarks, tienen que ser creados en el laboratorio o a raíz de rayos cósmicos que atraviesan la atmósfera y dejan este tipo de muones o de partículas que nos llegan a nosotros.

Esto es lo que conocemos a día de hoy. Pero las personas que investigamos en física de partículas tenemos la puerta abierta a que cuando aumentemos el rango de energías que utilizamos pueda descubrirse que estas que ahora consideramos indivisibles o fundamentales no lo son en realidad sino que estén compuestas por otras que todavía no podemos observar porque no contamos con la energía suficiente. No lo sabemos. Pero igual que en el siglo XIX se pensaba que el átomo era indivisible, nosotros ahora pensamos que el electrón y los quarks lo son también, aunque no podemos estar completamente seguros.

Bárbara Álvarez González es doctora en Física Experimental de Partículas e investigadora en la Universidad de Oviedo e ICTEA (Instituto de Ciencias y Tecnologías Espaciales de Asturias).

Cortesía de: El País (Ciencia)

Científicos ahora aseguran que el LHC sí puede crear un agujero negro

Pese a que hace varios meses atrás una corte alemana rechazó la idea de que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) podía crear un agujero negro, ahora dos científicos pertenecientes a la Universidad de Princeton reviven la polémica, estableciendo que a partir de la colisión de dos partículas que viajan muy rápido se puede crear un agujero negro, siendo exactamente eso a lo que se dedica el LHC en la práctica.

El tema es que anteriormente se había calculado una cierta cantidad de energía para que dicha colisión provocara un agujero negro, sin embargo, estos nuevos estudios aseguran que la energía necesaria es 2,4 veces menor a lo que se pensaba inicialmente, por lo que existiría la posibilidad de que el colisionador lograse crear un agujero negro que, sin embargo, no necesariamente destruiría la Tierra, ya que puede ser uno muy pequeño e inofensivo.

William E. East y Frans Pretorius del Departamento de Física de la Universidad de Princeton, habrían demostrado su teoría y la han publicado en el diario científico Physical Review Letters, abriendo nuevamente la discusión en torno a lo peligrosos que pueden ser los experimentos del LHC, ya que durante bastante tiempo se han conducido actividades que finalmente llevaron al posible descubrimiento del Bosón de Higgs.

De todas maneras, podemos estar tranquilos durante un buen tiempo, ya que el CERN apagó la máquina por los próximos dos años con el fin de realizar reparaciones y mejoras.

Link: El LHC sí puede crear agujeros negros (ABC)

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FayerWayer

Científicos del CERN, "casi seguros" de haber encontrado bosón de Higgs

El colisionador de hadrones del CERN.

Los científicos de la Organización Europea de Investigación Nuclear, CERN, dicen que están cada vez más convencidos de que la partícula subatómica que identificaron en experimentos el año pasado es el largamente esperado bosón de Higgs.

 

Sin embargo, los investigadores dicen que aún no puede estar cien por ciento seguros. El bosón de Higgs - que explicaría por qué la materia tiene masa - ha sido descrito como la piedra angular que falta de la física.

Desde hace tiempo se teorizó sobre él y físicos de todo el mundo han estado compitiendo para confirmar la teoría con experimentos prácticos.

 

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BBC Ciencia 

Los diez hitos científicos de 2012 según Science

Cada año, los editores y expertos de la revista Science seleccionan los diez hitos científicos más destacados de cuanto ha sucedido en el transcurso de 2012. En esta ocasión, el primer puesto ha sido para el descubrimiento del bosón de Higgs, que confirma la hipótesis sobre su existencia formulada hace cuarenta años y completa el modelo estándar de la física, aportando una explicación a cómo otras partículas fundamentales obtienen su masa. Este hallazgo se logró mediante el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), cuya construcción costó $10.000 millones y se encuentra bajo tierra en la frontera franco-suiza. Con él, se aceleraron partículas como protones hasta casi la velocidad de la luz.

A la lista de grandes hitos científicos del año se suman también la obtención de óvulos a partir de células madre, la secuencia genómica del hombre de Denisova a partir de un hueso de 80.000 años de antigüedad, el descubrimiento del fermión de Majorana (una partícula que es, a la vez, su propia antipartícula), los progresos en ingeniería genómica que permiten “editar” el ADN de un ser vivo, la medición de un ángulo de las esquivas partículas conocidas como neutrinos que ayudará a entender por qué el universo contiene tanta materia y tan poca antimateria, el sistema de descenso del robot Curiosity que explora actualmente Marte, el proyecto de la Enciclopedia del ADN llamado ENCODE, los avances en la interacción cerebro-máquina que han permitido a una persona mover extremidades robóticas con el pensamiento, y el desciframiento de estructuras proteínicas del parásito causante de la enfermedad del sueño mediante láser de rayos X.

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Muy Interesante

La 'máquina del Big Bang' suspende su actividad en el CERN hasta 2015

 
El acelerador de partículas del CERN. | EM

 

El acelerador de partículas elementales más grande del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) de la Organización Europea de Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés), ha suspendido las operaciones por 20 meses para un proceso de modernización que le permitirá incrementar su potencia de 8 a 14 teraelectronvoltios.

La noticia ha sido anunciada por el propio equipo del LHC en su página web, en donde han dejado el mensaje: "concluidas las operaciones de 2012. Volveremos a vernos pronto para las colisiones p-Pb (protones contra núcleos de plomo), en 2013. Las colisiones de alta energía protón-protón se reanudarán en 2015".

El LHC se despide tras haber cumplido su objetivo, detectar rastros de una partícula elemental con características similares a las del Bosón de Higgs, el pasado verano. Se trata del último elemento que faltaba en el modelo estándar de física de partículas.

El acelerador es un anillo de 27 kilómetros ubicado en la frontera entre Francia y Suiza y valorado en más de 6.000 millones de euros. Se puso en marcha en 2008 y, con una que otra pausa técnica, estuvo operativo durante unos tres años generando choques de protones de energía cada vez mayor.

El CERN ha señalado que, en este tiempo, el LHC ha realizado 6.000 billones de choques y, de estos, 400 produjeron resultados compatibles con partículas similares al bosón de Higgs. "El trabajo del LHC ha superado todas las expectativas en los últimos tres años y ha hecho logros fantásticos", ha señalado en un comunicado el director del acelerador, Steve Myers.

Los choques se iniciaron en 2008 a bajas energías y fueron aumentando paulatinamente, hasta la actualidad, cuando los dos haces circulaban a una energía de 4 teraelectronvoltios, por lo que los choques se produjeron a una energía de 8 Teraelectrovoltios.

Con las nuevas mejoras técnicas y el aumento de energía, se espera poder observar otro tipo de fenómenos que confirmen definitivamente la existencia del Bosón de Higgs.

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El Mundo Ciencia

¿Qué hay después del bosón de Higgs?

¿Es curioso y le gustaría saber cómo está hecho todo lo que vemos en el universo? El descubrimiento del bosón de Higgs es, si se confirman sus características, la pieza que faltaba para conseguirlo. Sin él no existiríamos. Pero ¿qué más sorpresas nos esperan?

El físico teórico Peter Higgs durante una visita en el detector CMS, del acelerador de partículas LHC en 2008. / CERN

“¿Por qué se emocionó la gente con la relatividad de Einstein, cuando yo era un niño, allá por los años treinta? ¿Por qué la gente adora las buenas fotos de Saturno? ¿Por qué tantas personas se preocuparon tanto cuando Plutón fue degradado como planeta? ¿Por qué fascina la materia oscura y la energía oscura del universo?”, comenta el premio Nobel de Física Sheldon Lee Glashow al plantearse la repentina popularidad, todo un exitazo mundial, de una nueva partícula elemental, minúscula, pero esencial para comprender de qué estamos hechos, bautizada con el extraño nombre de bosón de Higgs y recién descubierta, o casi. El hallazgo, anunciado el pasado 4 de julio en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), junto a Ginebra, culmina más de medio siglo de búsqueda científica con enormes esfuerzos de investigación en el mayor complejo de máquinas de experimentación científica que se ha construido jamás. Y ahora ¿Qué hay después Higgs? ¿Qué nuevos fenómenos de la naturaleza pueden surgir en el gran acelerador de partículas LHC y sus detectores, en los que el Higgs se ha hecho realidad por fin?

Los físicos, por supuesto, siguen en la brecha, intentado siempre desvelar los enigmas de la naturaleza. Y para ellos un descubrimiento es siempre un escalón más, nunca el final de la escalera. Pero a veces el hallazgo es tan importante que condiciona los siguientes pasos a dar. El bosón de Higgs no es una partícula cualquiera, dice Glashow, es la última pieza que faltaba en la teoría contemporánea que describe como están hechas las cosas, todo lo que vemos en el universo. “Y juega un gran papel”, añade, con su habitual entusiasmo este físico estadounidense de la Universidad de Boston.

Una colisión de partículas registrada en el detector Atlas en el que se ha producido un posible bosón de Higgs. / CERN / ATLAS

“Sin el Higgs no existiríamos”, apunta el director del CERN, el alemán Rolf Heuer. “Cuando estudiamos los componentes más pequeños de la materia, abordamos las mayores preguntas del universo, y el bosón de Higgs nos dirá cómo las partículas fundamentales de las que todos estamos hechos adquieren su masa y, por tanto, permiten la existencia de cosas complejos, como los seres humanos”, comenta.
Heuer fue quién presentó, el 4 de julio, en el auditorio del CERN y con transmisión por internet a todo el mundo, las charlas de Joe Incandela y Fabiola Gianotti, los portavoces de los dos enormes detectores Atlas y CMS en los que habían por fin aparecido las huellas del ansiado bosón de Higgs. Daniel Froidevaux dice que “fue un momento mágico”. Para este físico suizo que empezó a proyectar y trabajar en el experimento Atlas hace 25 años “ha sido una suerte inmensa, porque nadie te puede garantizar que en tu vida profesional vayas a presenciar un descubrimiento así”. Se emocionó, reconoce, hasta las lágrimas, el 4 de julio, pero ya mira hacia adelante, como todos los expertos, confiando en que el LCH proporciones señales de un universo desconocido. Ese es realmente el objetivo del gran acelerador, dice.
La idea básica de este tipo de máquinas (y el LHC es la más potente jamás construida) es hacer chocar frontalmente partículas –protones, en el acelerador de Ginebra- aceleradas hasta casi la velocidad de la luz de manera que en las colisiones y, siguiendo las leyes de la física, formen otras partículas, casi siempre conocidas, pero a veces, muy de vez en cuando, nuevas, como el bosón de Higgs.

Encontrar el famoso bosón ha sido muy difícil, “como dar con un tipo especial de copo de nieve en una gran nevada”, señala Heuer.

Pero pueden desvelarse más secretos de la naturaleza. Nuevas familias de partículas que ahora solo son hipótesis de los teóricos, incluso huellas de nuevas dimensiones espaciales que puedan existir además de las tres en las que vivimos (alto, ancho y largo) y que estén escondidas en el microcosmos, son algunas posibles piezas a cazar en el CERN en los próximos años.

Conviene hacer un somero repaso de cómo es y cómo funciona el microcosmos. La materia de nosotros mismos, de todo lo que nos rodea y lo que vemos en el cosmos, incluidos planetas, estrellas y galaxias, está formada por partículas elementales gobernadas por fuerzas fundamentales. Los átomos son objetos compuestos por un núcleo rodeado de electrones (que parecen ser partículas fundamentales, indivisibles), y el núcleo esta hecho de protones y neutrones (en muchos casos), a su vez formados por quarks, estos si indivisibles (por lo que ahora se sabe). Pues bien, los físicos, a lo largo del siglo XX y con la estrategia eficaz de combinar observaciones, experimentos y teorías que los expliquen, han logrado describir esas partículas y sus interacciones en el llamado Modelo Estándar (MS), verificado y comprobado con una precisión enorme.

“El bosón de Higgs nos dirá cómo las partículas adquieren su masa y permiten la existencia de cosas complejas”

El modelo estándar describe las partículas elementales y como funcionan. Es un poco como un kit con distintas piezas y las instrucciones para montarlas. Las piezas son las partículas que constituyen la materia y las instrucciones describen como funcionan, es decir las fuerzas entre ellas, que curiosamente, consisten en intercambios también de partículas. Las piezas son 12 partículas (como los quarks o los electrones) organizadas en tres familias, y las fuerzas de interacción del MS son también tres: el común electromagnetismo, la fuerza débil responsable de las desintegraciones radiactivas y la fuerza fuerte que mantiene unidos los quarks en los protones y neutrones del núcleo atómico.

Pero el MS no es perfecto y una de sus deficiencias importantes, además de no lograr acomodar en ella la cuarta fuerza, la gravedad, es su incapacidad de explicar por qué unas partículas tienen masa y otras no, y por qué las primeras tienen masas diferentes. Y aquí se incorporó el bosón de Higgs al MS como solución teórica, hace casi medio siglo. Esta partícula es la manifestación del denominado campo de Higgs con el que interaccionan más o menos intensamente las partículas que tienen masa, y nada las que no la tienen (como el fotón de la luz). Este mecanismo fue propuesto por varios físicos teóricos (el británico Peter Higgs, entre otros), pero ha sido muy difícil comprobar si era correcto, si la naturaleza funciona realmente así, y sólo con el descubrimiento experimental del bosón concreto empiezan a aclararse las cosas.
La partícula que los físicos de Atlas y CMS anunciaron el 4 de julio es un bosón (un tipo de partículas) y muy posiblemente el que se estaba buscando, pero los expertos no están aún seguros, así que lo primero es estudiarlo con más detalle y salir de dudas. “Determinar si es exactamente esa partícula o si hay más bosones de Higgs adicionales requerirá analizar los datos del LCH durante las próximas una o dos décadas y el estudio, probablemente, continuará en un futuro acelerador diseñado especialmente para medir con alta precisión sus propiedades”, dice Aurelio Juste Rozas, investigador del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE, en Barcelona) y miembro del experimento Atlas.

También considera que la cosa llevará tiempo Marcos Cerrada, del Ciemat, físico del CMS. “Pero si se trata precisamente del bosón de Higgs, sabemos perfectamente qué características debe tener”, añade.

Igualmente pide paciencia Froidevaux: “A finales de ese año sabremos un poco más, pero bien podemos tardar diez años en caracterizar el nuevo bosón y verificar que sus propiedades son compatibles con el Modelo Estándar”. De manera que el camino inmediato a seguir con el LHC esta claro, no así lo que se puede descubrir.

“El LHC tiene mucho recorrido. La nueva etapa que aumentará la energía nos abre una región inexplorada”

Hay que tener presente que el descubrimiento “se ha alcanzado mucho antes de lo esperado inicialmente tras analizar tan solo un 1% de las datos que se esperan acumular con este acelerador, lo cual es prometedor de cara a unos futuros descubrimientos que puedan estar aguardándonos”, advierte Juste Rozas.

El LHC seguirá funcionando hasta diciembre; luego, a principios de 2013 se apagará para realizar, durante dos años, las adaptaciones necesarias antes de encenderlo de nuevo a finales 2014 con el doble de energía. “Yo no esperaría otro gran descubrimiento antes del próximo diciembre, pero yo no decido, decide la naturaleza, así que uno nunca sabe…”, reconoce Heuer.

“Después del Higgs, ¿El diluvio?”, se pregunta con ironía el físico teórico del CERN Luis Álvarez Gaumé. “Esperemos que sea un diluvio lleno de sorpresas y descubrimientos nuevos. El análisis de lo que podría ser la partícula de Higgs continúa y hay que poner mucha atención para ver si existen anomalías sistemáticas en los datos que indiquen de forma indirecta la existencia de una realidad más allá de la que conocemos”.

Lo interesante de la física de partículas a principios del siglo XXI es que si es asombroso lo mucho que conocen y entienden los científicos de cómo es el universo en sus componentes más elementales, más asombroso aún es lo muchísimo que desconocen y que intenta desvelar con teorías e hipótesis y, necesariamente, con experimentos que demuestren su veracidad. Se refieren a todo esto como “nueva física”, porque saben que el Modelo Estandar, por bien que funcione, no es la última palabra, no es perfecto, dejan cabos sueltos…. Luego no puede ser la descripción definitiva del mundo subatómico.

“Personalmente espero que si hay otro descubrimiento sea una sorpresa, algo que no esperamos, pero tengo muchas esperanzas de encontrar indicios, por ejemplo, de partículas supersimétricas”, dice Incandela. “La filosofía es no dejar ninguna piedra sin levantar: buscamos indicios de partículas supersimétricas, indicación de dimensiones extra, una cuarta generación de partículas, etcétera. Se busca sistemáticamente lo esperado por todo tipo de teorías, pero también lo inesperado, intentado simplemente observar desviaciones de las predicciones del modelo estándar”, apunta Martine Bosman, del IFAE.

De esas partículas supersimétricas no ha aparecido aún señal alguna en los experimentos, pero abundan en las discusiones entre los físicos teóricos, en los artículos científicos, los congresos y las charlas en las instituciones de física de todo el mundo, incluido el CERN. Se trata de un nuevo modelo teórico que engloba al Modelo Estándar y que supera en parte sus limitaciones. Y, según las predicciones de esas teorías supersimétricas, llamadas SUSY, debe existir todo un conjunto de nuevas partículas primas de las ya conocidas, pero con características propias, denominadas supersimétricas. Nadie sabe si realmente existen, ni siquiera aparecerían en los experimentos del gran acelerador de Ginebra, caso de existir. Pero se buscan con ahínco. “El LHC tiene mucho recorrido todavía: la etapa siguiente en la que se aumentará la energía, nos abre una nueva región inexplorada hasta ahora”, avanza Cerrada.

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El País Ciencia

Casi tan caliente como el Big Bang

El LHC utiliza plomo acelerado para estudiar el estado primordial de la materia

El experimento Alice explora el plasma a 100.000 veces la temperatura del Sol

• DESCARGABLE El experimento Alice en cómic (CERN)

 

Simulación de una colisión de núcleos de plomo en el detector Alice del acelerador LHC. / CERN / ALICE

Cuando la materia se calienta hasta temperatura extrema, tan extrema como 100.000 veces la del centro del Sol, suceden cosas raras. Los átomos dejan de ser átomos e incluso los núcleos atómicos se disgregan en sus componentes fundamentales para formar un nuevo estado de la materia, una sopa de partículas con propiedades exóticas. Así debió de ser el universo al principio, en los primeros instantes después del Big Bang, mucho antes de que al expandirse y enfriarse aquel cosmos primitivo pudieran formarse los átomos y luego las estrellas, las galaxias, los planetas...

¿Cómo reproducir en el laboratorio esas condiciones de altísima temperatura? El gran acelerador de partículas LHC, en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN, junto a Ginebra), además de servir para cazar el famoso bosón de Higgs, sirve para generar minúsculas gotas de esa sopa supercaliente de partículas elementales (quarks y gluones). Pero, para ello, en lugar de acelerar y colisionar protones, hay que acelerar y hacer chocar plomo, o más bien, núcleos de plomo. Uno de los grandes experimentos del LHC, el Alice, está especializado precisamente en la exploración de ese microcosmos ardiente y cuenta con un mes al año de colisiones de plomo acelerado en el LHC o, como se ha ensayado hace unos pocos días, de plomo contra protones.

“El plasma de quarks y gluones debió de ser el estado de la materia más abundante, si no el único, durante las primeras milmillonésimas de segundo tras el Big Bang, pues la temperatura que reinaba por aquel entonces era de un billón de grados centígrados, lo que equivale a un 1 seguido de 12 ceros, es decir, un millón de veces la temperatura del interior del Sol, que no de la superficie, que está en unos 6.000 grados”, comenta Ginés Martínez, director de investigación del CNRS francés, que lidera el equipo de Alice de su laboratorio en Nantes. “En el LHC nos acercamos pues a esas temperaturas del principio del universo al crear microgotas de ese plasma de quarks y gluones que duran una billonésima de billonésima de segundo”, continúa.

En las colisiones del acelerador LHC se han alcanzado 5,5 billones de grados

“Con Alice tenemos la oportunidad de observar y estudiar las propiedades de ese estado primordial de la materia”, explica Despina Hatzifotiadou, física del experimento. De momento, continúa, en las semanas de colisiones plomo/plomo que ya se han hecho en el LHC, en 2010 y 2011, se ha observado cómo esta sopa de quarks y gluones se comporta como un líquido perfecto, prácticamente sin fricción, y opaco. “Además, hemos batido un récord al crear la mayor temperatura en el universo: unos 5,5 billones de grados kelvin”, añade. Es la temperatura que tendría el universo 10 milmillonésimas de segundo después de la gran explosión inicial, dice Carlos Pajares, que lidera el grupo español de la Universidad de Santiago que participa en Alice. “Se trata de estudiar precisamente la transición de fase entre el estado de las partículas elementales tal y como están en los componentes del núcleo atómico a esa sopa de quarks y gluones”, añade este físico teórico.

En el LHC estaba previsto que tras la fase actual de colisión de protones (hasta final de año) hubiera un mes de colisiones de plomo/plomo en enero. Pero han cambiado ligeramente los planes, explica Hatzifotiadou, y serán choques de haces de plomo contra haces de protones, lo que permitirá a los físicos hacer comparaciones de las propiedades del plasma con diferentes tipos de colisión.

Un millar de físicos e ingenieros de 31 países trabajan en Alice, uno de los cuatro gigantescos detectores de partículas del LHC (otros dos, el Atlas y el CMS, también aportan información en esta vertiente de la investigación de la sopa de quarks y gluones). No hay que olvidar que aunque Alice se sitúe en los récords de energía y temperatura, la instalación estadounidense RHIC avanzó mucho en este camino del nuevo estado de la materia en la última década, recuerdan los expertos. Allí se crearon, hace 10 años, las primeras gotas de la sopa de quarks y gluones, apunta Martínez.

Los quarks parecen prisioneros eternos confinados dentro de los protones

Es todavía un misterio sin resolver por qué los protones y los neutrones de los núcleos de los átomos tienen una masa cien veces superior a la de los quarks que los forman y por qué sus quarks parecen ser sus prisioneros eternos.

Para entender estos dos problemas hay que repasar un poco la composición del átomo, que está formado por un núcleo y electrones; el núcleo, a su vez, está formado por protones y neutrones y cada uno de estos, por tres quarks, unidos por la denominada fuerza fuerte, de la que se ocupan los gluones. Pues bien, los quarks no se pueden separar unos de otros, están confinados dentro del protón o del neutrón, y cuanto más fuerte intenta uno separarlos, más fuertemente se unen. Es como si estuvieran sujetos con una goma (los gluones), que resulta más y más difícil estirar cuanto más tensa está. Pero a partir de un momento, a muy alta temperatura, la goma se rompe y esas partículas elementas, en libertad, forman la famosa sopa, explica Pajares. ¿Cómo? ¿Por qué? ¿Qué reglas rigen esa transición y sus propiedades? Este es el terreno de los físicos de Alice.

Otro misterio pendiente es el de la masa del protón. Resulta que los tres quarks que lo forman “representan solo el 1% de su masa, esa cuyo origen se explica con el mecanismo del bosón de Higgs”, argumenta Martínez. ¿Y el resto? “El 99% restante de la masa se crea por el proceso de confinamiento de quarks”, añade.

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El País Ciencia

La materia más caliente lograda por la ciencia

La materia lograda mediante la colisión de iones de plomo alcanzó una temperatura superior a los cinco billones de grados centígrados.

Más de cinco billones de grados centígrados. Ésta es la temperatura récord lograda en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el mayor acelerador de partículas del mundo.

La materia más caliente obtenida hasta ahora por la ciencia es el resultado de la colisión de iones de plomo, uno de los ensayos con los que el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares, CERN, busca recrear las condiciones existentes en el Universo primigenio.

Uno de los detectores de partículas del LHC, que busca recrear las condiciones fugaces posteriores al Big Bang. 

 

La teoría indica que en los microsengundos posteriores al Big Bang o Gran Explosión, el modelo más aceptado para explicar el origen del Universo, éste consistía en una "sopa primordial" en que quarks y gluones, las estructurs básicas de la materia, se movían libremente y no estaban confinadas en partículas compuestas como protones y neutrones, como ocurre actualmente. Ese estado de la materia posterior a la Gran Explosión, que habría tenido lugar hace unos 13.700 millones de años, se conoce como plasma de quarks-gluones.

El plasma ya había sido recreado anteriormente en el Colisionador de Brookhaven, Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), en Estados Unidos, mediante el choque de iones de oro, pero la temperatura alcanzada entonces fue menor, cuatro billones de grados centígrados.

"En este campo lo récords se establecen para ser superados", dijo Jurgen Schukraft, del CERN. Las colisiones tuvieron lugar en 2011, pero evaluar la gran cantidad de datos resultantes fue un proceso complejo y prolongado. Los científicos examinaron cerca de mil millones de colisiones para lograr medidas precisas.

El nuevo récord fue confirmado en la conferencia Materia Quark 2012, que tiene lugar esta semana en Washington.

100.000 veces más caliente que el Sol

Los experimentos realizados con iones de plomo en el último año buscan recrear por un momento fugaz la "sopa primordial".

"El campo de la física de iones pesados es crucial para demostrar las propiedades de la materia en el Universo primigenio, lo que representa una de las cuestiones clave de los fundamentos de la física para los que se diseñaron el LHC y sus experimentos", señaló, Rolf Heuer, director general del CERN.

"Estamos entrando en una apasionante nueva era de investigación de alta precisión sobre la interacción de la materia gracias a los mayores índices de energía producidos en laboratorio"

Joseph Incandela, CERN

En la conferencia de Washington se presentarán estudios sobre el estado de la materia en las condiciones más densas y de mayor temperatura que se han obtenido en laboratorio, gracias a proyectos del CERN asociados al LHC, como ALICE, ATLAS y CMS.

En julio, CERN anunció el descubrimiento de una nueva partícula, que podría ser el buscado Bosón de Higgs -también llamado "partícula de Dios".

La partícula ha sido objeto de una búsqueda de 45 años para explicar cómo la materia alcanza su masa. Sin ella, todo volaría a la velocidad de la luz y el Universo como lo conocemos no podría existir.

Joseph Incandela, científico del CERN, dijo que "estamos entrando en una apasionante nueva era de investigación de alta precisión sobre la interacción de la materia gracias a los mayores índices de energía producidos en laboratorio".

El CERN ha recreado temperaturas 100.000 veces más altas que la del interior del Sol y densidades 100.000 veces superiores a la de una estrella de neutrones, es decir, el remanente dejado por una estrella supergigante tras agotar el combustible nuclear en su núcleo y explotar como una supernova.

Fuente:

BBC Ciencia

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