A través de un trabajo minucioso, los científicos han encontrado evidencia de una cuasipartícula que se imaginó por primera vez como hipótesis hace casi 50 años: el odderon.
El odderon es una combinación de partículas subatómicas en lugar de una nueva partícula fundamental, pero actúa como esta última en algunos aspectos, y la forma en que encaja en los bloques de construcción fundamentales de la materia hace que el descubrimiento sea un gran momento para los físicos.
El odderon finalmente se reveló a través de un análisis detallado de dos grupos de datos, alcanzando la probabilidad de 5 sigma que los investigadores de probabilidad usan como umbral.
“Esto significa que si el odderon no existiera, la probabilidad de que observemos un efecto como este en los datos por casualidad sería de 1 en 3,5 millones”, dice el físico Cristian Baldenegro de la Universidad de Kansas.
Las partículas como los protones y los neutrones están formadas por partículas subatómicas más pequeñas: en pocas palabras, los quarks están “pegados” con los gluones portadores de fuerza. El golpe de protones en un acelerador de partículas nos da la oportunidad de vislumbrar sus entrañas cargadas de gluones.
Cuando dos protones se rompen pero de alguna manera sobreviven al encuentro, esta interacción, un tipo de dispersión elástica, puede explicarse por el intercambio de protones de un número par o impar de gluones.
Si ese número es par, es el trabajo de una cuasipartícula de pomeron; la otra opción, que parece ocurrir con mucha menos frecuencia, es una cuasipartícula de odderon, un compuesto con un número impar de gluones.
Hasta ahora, los científicos no han podido detectar odderones en experimentos, a pesar de que la física cuántica teórica ha sugerido que deberían existir.
Aquí, los investigadores analizaron los números de un vasto conjunto de datos del acelerador de partículas Large Hadron Collider (LHC) en el CERN en Suiza y el acelerador de partículas Tevatron en Fermilab en los EE. UU.
Se estudiaron millones de puntos de datos para comparar colisiones protón-protón o protón-antiprotón, hasta que los científicos se convencieron de que habían visto resultados, un compuesto gluónico impar, que solo sería posible si existiera el odderón.
La comparación entre los dos tipos de colisiones reveló una diferencia clara en el intercambio de energía; esa diferencia es evidencia del odderon. Luego, el equipo combinó mediciones más precisas de un experimento anterior en 2018 que descartó algunas de las incertidumbres, lo que les permitió alcanzar el alto nivel de certeza de detección por primera vez.
Este descubrimiento también ayuda a llenar algunos de los vacíos en la idea moderna de la cromodinámica cuántica o QCD, la hipótesis de cómo los quarks y los gluones interactúan en el nivel más pequeño. Estamos hablando del estado de la materia en las escalas más pequeñas y de cómo se junta todo en el Universo.
Además, la tecnología especializada desarrollada para ayudar a rastrear el odderon podría tener una variedad de otros usos en el futuro, dicen los investigadores: en instrumentos médicos, por ejemplo.
Si bien esta investigación no responde todas las preguntas sobre el odderon y cómo funciona, es la mejor prueba hasta ahora de que existe. Los experimentos futuros con aceleradores de partículas podrán agregar más confirmación y, sin duda, plantearán algunas preguntas más.
“La búsqueda de signos del odderon es una tarea muy diferente en comparación con lo que se hace tradicionalmente en física de partículas”, dijo Baldenegro.
“Por ejemplo, al buscar el bosón de Higgs o el quark top, uno busca un ‘golpe’ sobre una distribución de masa invariante suave, lo que ya es muy desafiante. El odderon, por otro lado, tiene signos mucho más sutiles. Esto ha hecho que la búsqueda del odderon sea mucho más desafiante”.
Fuente: Science Alert.
