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UNAL participó en hallazgo de pentacuark que explicaría origen del universo
Los pentacuarks ayudarían a entender mejor los orígenes del universo. Fotos: lhcb.web.cern.ch/
El Gran Colisionador de Hadrones está ubicado bajo tierra en la frontera entre Suiza y Francia.
En el Gran Colisionador de Hadrones se adelantan los experimentos que permitieron encontrar tetracuarks y pentacuarks, partículas consideradas como “exóticas” para la ciencia.
El método consiste en acelerar protones, generando choques hasta llevarlos a un rango cercano a la velocidad de la luz, para observar los cuarks existentes.
Lo que muestra el experimento es que estas partículas se generaron de manera natural en los inicios del big bang, o gran explosión, en la que, según la cosmología actual, tuvo lugar el origen del universo. Foto: NASA.
Las partículas elementales de las que está compuesta la materia, las más pequeñas jamás conocidas por el ser humano, son los cuarks. Se trata de un “lego” indivisible, es decir que no se puede romper en piezas menores.
Los átomos contienen partículas más pequeñas, llamadas neutrones y protones, que están formadas por tres cuarks cada una, pero lo novedoso de los recientes hallazgos del Gran Colisionador de Hadrones es que se ha encontrado materia formada por cuatro cuarks (tetracuarks) y cinco cuarks (pentacuarks).
El profesor Jairo Alexis Rodríguez, del Departamento de Física de la UNAL y uno de los líderes del Grupo FENYX-UN, afirma que “lo que indica la investigación es que los tetracuarks y pentacuarks se produjeron en el origen del universo de manera natural, lo cual arroja luces acerca de cómo evolucionaron hasta convertirse en estrellas, planetas y todo lo que tenemos hoy”.
Destaca además que la UNAL y el grupo de investigación aparecerán como autores en los artículos que anuncian el descubrimiento del pentacuark, todo esto en el marco de la colaboración internacional con la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN).
Las novedades reportadas desde Suiza elevan a 21 el número total de cuarks, lo que permitirá empezar a agrupar estas partículas como sucede con los elementos químicos de la tabla periódica.
El profesor Rodríguez indica que “el Gran Colisionador de Hadrones, que es el más grande del mundo, acelera protones de los núcleos de hidrógeno, por ejemplo, impulsándolos por el túnel subterráneo de 27 km de circunferencia y alcanzando un 99.99 % de velocidad luz, lo cual representa el número más cercano jamás logrado”.
Los protones son elegidos por su masa, ya que al acelerarlos de esta manera obtienen una cantidad de energía muy elevada, y además están hechos de cuarks, lo cual permite identificar dichas partículas.
Explica que existen seis tipos de cuarks, cada uno con cargas eléctricas distintas: arriba (up), abajo (down), encanto (charm), extraño (strange), cima (top) y fondo (bottom).
Los nombres fueron ocurrencias de los científicos de la década de los 60, quienes querían darles un nombre llamativo.
Señala que el método para hallar los cuarks consiste en hacer que los protones choquen en 4 puntos del colisionador: “en cada punto hay un detector –en este experimento el más importante fue el LHCb (uno de los seis detectores de partículas)–, cuya función principal es determinar los compuestos producto de estos golpes, y se encontraron, por ejemplo, cuarks bottom o charm cuyo rastro, de unos pocos milímetros de largo, se puede ver en estos dispositivos.
La existencia de los cuarks puede ser tan rápida como una cien mil millonésima de segundo, por lo que la capacidad de detección del Gran Colisionador de Hadrones es muy precisa.
“En el proyecto ayudamos a analizar datos, que se recolectaron durante cuatro años seguidos, recopilados en servidores de todo el mundo para encontrar particularidades dentro de los compuestos encontrados”, indica el profesor.
En 2015 ya se había reportado el hallazgo de un pentacuark, por lo que estas nuevas partículas permiten construir una agrupación, con el fin de mejorar el entendimiento de estos procesos y generar en un futuro teorías y reglas más precisas sobre su unión y vínculo.
La combinación de cuarks genera la “fuerza fuerte”, una de las 4 fuerzas fundamentales de la vida, encargada de mantener unidos a los átomos y al universo; la teoría de la cromodinámica cuántica explica estas interacciones entre partículas.
“Con estos experimentos nos acercamos mucho más al origen del universo, ya que cuando se producen los choques en el colisionador es como si ocurriera un pequeño big bang, este es como el universo cuando tenía 10 a menos 32 segundos de nacimiento”, asegura el experto.
Y añade: “una de las preguntas que nos hacemos es por qué si todo en el inicio tenía la misma cantidad de materia y antimateria, de esta última no se tiene la misma claridad de dónde se encuentra; por eso cualquier distorsión en las configuraciones también da pistas de esta separación y localización”.
La antimateria es una forma de materia menos frecuente en el universo que está compuesta de antipartículas, como por ejemplo un antiprotón, que es en esencia un protón con carga negativa.
Con los experimentos se buscará seguir encontrando configuraciones de cuarks más numerosas, por ejemplo, compuestas de 6 de estas partículas, y así seguir dilucidando cómo era el universo en sus inicios.
