✨︎ Resumen (TL;DR):
- Físicos del MIT utilizaron roces de partículas a la velocidad de la luz en el LHC para observar el interior de los núcleos atómicos.
- El equipo filtró decenas de miles de millones de colisiones para aislar cientos de eventos que generaron mesones D0.
- El estudio reveló que los gluones presentan un comportamiento inusual bajo compresión extrema, clave para entender la fuerza fuerte.
Un equipo de físicos del MIT transformó el ruido de fondo del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en una herramienta de análisis sin precedentes. Los científicos detectaron por primera vez partículas subatómicas raras que se generan cuando las partículas viajan a la velocidad de la luz y apenas se rozan, en lugar de chocar de forma directa.
Los gluones son las partículas sin masa que transportan la fuerza fuerte y mantienen unida a toda la materia. Para estudiar su naturaleza, el equipo documentó interacciones fotonucleares ultrarrápidas mediante el detector Compact Muon Solenoid (CMS).
El estudio, recién publicado en la revista científica Physical Review Letters, analizó los haces que recorren el anillo de 27 kilómetros del colisionador europeo. Cuando las partículas pasan extremadamente cerca unas de otras, los campos electromagnéticos disparan fotones de altísima energía hacia los núcleos vecinos, eventos históricamente descartados como simple basura de datos.
Un algoritmo para cazar el mesón D0
Gian Michele Innocenti, profesor asistente de física en el MIT y líder del proyecto, implementó un nuevo algoritmo que identificó estos cruces en tiempo real dentro del LHC.
“Tuvimos que recolectar decenas de miles de millones de colisiones para extraer unos pocos cientos de estas raras instancias donde un fotón golpea un núcleo y produce una de estas exóticas partículas mesón D0”, explicó Innocenti.
El rastreo de los mesones D0 funciona como una sonda infalible por varias razones técnicas:
- Contienen un quark encanto, un elemento que no existe en la materia nuclear ordinaria.
- Su presencia exige interacciones de energía extremadamente alta.
- Su dirección y energía permiten calcular la densidad de los gluones en entornos de compresión total.
“Nuestro resultado da un indicio de que cuando la materia nuclear se comprime, entonces los gluones comienzan a comportarse de una manera extraña”, afirmó Innocenti. “Necesitamos saber cómo se comportan estos gluones en estas condiciones extremas porque los gluones mantienen unido al universo”.
La investigación, respaldada por el Departamento de Energía de EE. UU., valida a las interacciones fotonucleares como una técnica experimental efectiva en instalaciones diseñadas primordialmente para impactos frontales.
“La descripción de la fuerza fuerte es la base de todo lo que vemos en la naturaleza”, concluyó Innocenti. “Ahora tenemos una manera de confirmar completamente, o mostrar desviaciones de, esa descripción”.
