El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), un enorme acelerador de partículas, continúa empujando los límites de la ciencia, y en experimentos recientes con su participación, los científicos han descubierto algo que puede ser la primera evidencia potencial de la existencia de una cuasipartícula subatómica, llamada odderon, que hasta entonces existía solo en teoría. … Los resultados obtenidos se refieren a los hadrones, una familia de partículas elementales, que incluye protones y neutrones, que están formados por quarks "pegados" con gluones.
En sus experimentos con el LHC, los científicos utilizaron un modo especial de funcionamiento del acelerador, en el que los protones en colisión permanecen intactos, en lugar de ser destruidos, generando lluvias completas de partículas secundarias. Anteriormente, al realizar tales experimentos, se notó que en tales colisiones, los protones no solo se desprenden entre sí, sino que logran intercambiar muy rápidamente varios gluones. En este caso, el número de gluones de "intercambio" siempre fue incluso antes.
Al final, los científicos no encontraron el odderon en sí, pero los investigadores observaron ciertos efectos que podrían indicar su presencia. Los físicos utilizaron protones, que tienen altas energías, lo que les permitió obtener mediciones más precisas. Y en los resultados de estas mediciones se encontraron casos de intercambio entre protones con un número impar de gluones, lo que no encaja en absoluto en todos los modelos existentes de tales procesos. Los investigadores creen que es el odderon, una cuasipartícula que consta en este caso de tres, cinco, siete o más números impares de gluones, el responsable de esta discrepancia, que se forma por poco tiempo en el momento de la colisión de protones.
“Los resultados obtenidos no rompen el Modelo Estándar existente de física de partículas. Hay una serie de “puntos oscuros” en este modelo, y nuestro trabajo nos permitió “iluminar” solo una de estas áreas y agregarle otro detalle nuevo”, dice el físico de partículas y subelementos Timothy Raben de la Universidad de Kansas.
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Para la búsqueda, se utilizaron los sensores altamente sensibles del experimento TOTEM, instalados en cuatro puntos clave del túnel del colisionador, donde los haces de protones se "cruzan" y ocurren miles de millones de colisiones cada segundo.
“Una posible explicación de por qué los protones pueden colisionar sin destrucción es odderon, pero en la práctica, los científicos nunca han observado esto. Esta puede ser la primera vez que se obtenga una prueba real de la existencia de estas cuasipartículas”, comenta Simona Giani, portavoz de un grupo de físicos que trabaja con el experimento TOTEM, que es parte de una búsqueda general de cuasipartículas.
Es bastante difícil para un lego entender esto, por lo que los científicos lo explican usando el ejemplo de un transportador de automóviles que transporta automóviles en un remolque.
“Imagínese que los protones son dos grandes tractores que transportan coches. A menudo se ven en la carretera”, explica Raben.
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“Ahora imagine que estos dos camiones chocan entre sí, sin embargo, luego del accidente, los camiones permanecen intactos, pero los autos que transportaban se dispersarán en diferentes direcciones. Y al mismo tiempo, los coches nuevos se forman literalmente en el aire. La energía pasa a un estado de materia.
“Los físicos han estado cazando odderones teóricos durante las últimas décadas, comenzando en la década de 1970. Sin embargo, las capacidades tecnológicas de esa época simplemente no proporcionaron evidencia de la existencia de los Odderon”, agrega Raben.
Más de 100 científicos de ocho países participaron en los experimentos para encontrar odderones. Miles de millones de pares de protones aceleraban dentro del LHC cada segundo. Gracias a la modernización del colisionador de hadrones en 2015, el nivel máximo de energía de los protones acelerados fue de 13 TeV.
Aunque los investigadores no han podido observar directamente el odderon, han sido testigos de sus efectos y esperan tener resultados más transparentes en el futuro. Los científicos creen que la próxima actualización del LHC permitirá que se obtengan, lo que permitirá acelerar las partículas a indicadores de energía aún más altos.
"Esperamos grandes resultados en los próximos años", comentó Christophe Royon de la Universidad de Kansas.
Los resultados del trabajo actual se han publicado en el sitio web ArXiv.org y actualmente están a la espera de ser evaluados por otros expertos.
Nikolay Khizhnyak
