Enlace Judío México.- Un par de físicos anunciaron el descubrimiento de un evento subatómico tan poderoso que los investigadores se preguntaron si era demasiado peligroso hacer público.
¿El evento explosivo? Pequeñas partículas llamadas quarks de fondo podrían fusionarse en una reacción impactantemente poderosa.
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El dúo mostró que dos diminutas partículas conocidas como quarks inferiores teóricamente podrían fusionarse en un potente flash. El resultado: una partícula subatómica más grande, una segunda partícula de reserva conocida como nucleón y todo un lío de energía que se derrama en el universo. Esta “quarksplosión” sería un análogo subatómico aún más poderoso de las reacciones individuales de fusión nuclear que tienen lugar en los núcleos de las bombas de hidrógeno.
Los quarks son pequeñas partículas que generalmente se encuentran pegadas para formar los neutrones y protones dentro de los átomos. Vienen en seis versiones o “sabores”: arriba, abajo, superior, inferior, extraño y encanto.
Los eventos energéticos a nivel subatómico se miden en megaelectronvoltios (MeV), y cuando los dos quarks inferiores se fusionan, los físicos los encuentran, producen 138 MeV. Eso es aproximadamente ocho veces más poderoso que uno de los eventos individuales de fusión nuclear que tienen lugar en las bombas de hidrógeno (una explosión de bomba a gran escala consiste en miles de millones de estos eventos). Las bombas H fusionan pequeños núcleos de hidrógeno conocidos como deuterones y tritones para crear núcleos de helio, junto con las explosiones más poderosas del arsenal humano. Pero cada una de esas reacciones individuales dentro de las bombas libera solo alrededor de 18 MeV, según el Nuclear Weapon Archive, un sitio web dedicado a recolectar investigaciones y datos sobre armas nucleares. Eso es mucho menos que el fusible de los quarks inferiores, 138 MeV. [Beyond Higgs: 5 Elusive Particles That May Lurk in the Universe]
“Debo admitir que cuando me di cuenta de que tal reacción era posible, tuve miedo”, dijo a Live Science el co-investigador Marek Karliner de la Universidad de Tel Aviv en Israel. “Pero, afortunadamente, tiene pocos recursos“.
Tan poderosas como son las reacciones de fusión, una sola instancia de fusión por sí sola no es en absoluto peligrosa. Las bombas de hidrógeno obtienen su enorme poder de las reacciones en cadena: la fusión en cascada de lotes y muchos núcleos a la vez.
Karliner y Jonathan Rosner, de la Universidad de Chicago, determinaron que tal reacción en cadena no sería posible con los quarks inferiores, y, antes de publicar, compartieron en privado su visión con sus colegas, quienes estuvieron de acuerdo.
“Si hubiera pensado durante un microsegundo que esto tenía aplicaciones militares, no lo habría publicado“, dijo Karliner.
Para provocar una reacción en cadena, los fabricantes de bombas nucleares necesitan grandes reservas de partículas. Y una propiedad importante de los quarks inferiores hace que sea imposible almacenarlos: pierden el sentido de la vista solo 1 picosegundo después de su creación, o en aproximadamente el tiempo que tarda la luz en recorrer la mitad de un solo grano de sal. Después de ese lapso de tiempo, se descomponen en un tipo de partícula subatómica mucho más común y menos enérgica, conocido como el quark up.
Podría ser posible generar reacciones de fusión únicas de quarks inferiores dentro de aceleradores de partículas de millas de longitud, dijeron los científicos. Pero incluso dentro de un acelerador, no se podría ensamblar una masa de quarks lo suficientemente grande como para causar daños en el mundo, dijeron los investigadores. Así que no hay necesidad de preocuparse por las bombas de quark inferior. [7 Strange Facts About Quarks]
El descubrimiento es emocionante, sin embargo, porque es la primera prueba teórica de que es posible fusionar partículas subatómicas en formas que liberan energía, dijo Karliner. Es un territorio completamente nuevo en la física de partículas muy pequeñas, hecho posible gracias a un experimento en el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, el laboratorio de física de partículas masivo cerca de Ginebra.
Así es como los físicos hicieron este descubrimiento.
En el CERN, las partículas se comprimen alrededor de un anillo subterráneo de 17 millas de largo (27 kilómetros) a una velocidad cercana a la de la luz antes de estrellarse entre sí. Los científicos luego usan poderosas computadoras para examinar los datos de esas colisiones, y algunas veces surgen partículas extrañas de esa investigación. En junio, algo especialmente extraño apareció en los datos de una de esas colisiones: un barión “doblemente hechizado”, o un primo voluminoso del neutrón y el protón, compuesto a su vez por dos primos de los quarks “inferior” y “superior” conocido como quarks “encanto”.
Ahora, los quarks de encanto son muy pesados en comparación con los quarks superiores más comunes que componen protones y neutrones. Y cuando las partículas pesadas se unen, convierten una gran parte de su masa en energía de enlace y, en algunos casos, producen un montón de energía sobrante que se escapa al universo. [Wacky Physics: The Coolest Little Particles in Nature]
Cuando los dos quarks de encanto se fusionan, encontraron Karliner y Rosner, las partículas se unen con una energía de aproximadamente 130 MeV y escupían 12 MeV en la energía sobrante (aproximadamente dos tercios de la energía de fusión deuterón-tritón). Esa fusión encantada fue la primera reacción de partículas en esta escala que se ha encontrado que emiten energía de esta manera, y es el resultado principal del nuevo estudio, publicado el 1 de noviembre en la revista Nature.
La fusión aún más enérgica de dos quarks inferiores, que se unen con una energía de 280 MeV y expulsan 138 MeV cuando se fusionan, es la segunda y más poderosa de las dos reacciones descubiertas.
Hasta ahora, estas reacciones son completamente teóricas y no se han demostrado en un laboratorio. Sin embargo, el siguiente paso debería llegar pronto. Karliner dijo que espera ver los primeros experimentos que muestran esta reacción en el CERN en los próximos años.
Publicado originalmente en Live Science.
Fuente: Scientific American – Traducción: Silvia Schnessel – Reproducción autorizada con la mención: ©EnlaceJudíoMéxico
