Representación de la colisión de núcleos atómicos en el RHIC. Fuente: Brookhaven National Laboratory.
Un equipo internacional de científicos que estudia las colisiones a altos niveles de energía de iones de oro en el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) afirma haber encontrado evidencias del antinúcleo atómico más masivo descubierto hasta la fecha .
El RHIC es un acelerador de partículas subatómicas de una circunferencia de casi cuatro kilómetros perteneciente al Brookhaven National Laboratory, de Nueva York.
El antinúcleo encontrado es un estado negativamente cargado de antimateria, que es la materia compuesta por antipartículas, o partículas con carga opuesta a sus contrarias.
Este antinúcleo contiene así un antiprotón, un antineutrón y una partícula anti-Lambda, que son partículas subatómicas opuestas al protón, al neutrón y a la partícula Lambda en lo que a carga se refiere.
Consecuencias sin precedentes
Por otro lado, este antinúcleo también sería el primer antinúcleo hallado que contiene un antiquark extraño, informa el Brookhaven National Laboratory en un comunicado.
Las raras características de este hallazgo experimental podrían tener consecuencias sin precedentes para nuestra visión del mundo, explica el físico teórico Horst Stoecker, vicepresidente de la Asociación Helmholtz de Laboratorios Nacionales de Alemania.
Stoeker afirma que la antimateria encontrada abre la puerta a nuevas dimensiones del mapa nuclear (diagrama que describe las características de los núcleos atómicos de los diversos elementos), una idea que hace sólo unos años habría sido considerada imposible.
Por otra parte, este descubrimiento podría ayudar a dilucidar modelos de estrellas de neutrones y también posibilitar la exploración de asimetrías fundamentales en el universo, cuando éste se encontraba en sus estadios iniciales.
Modificación de la tabla periódica 3D
Todos los núcleos atómicos terrestres están formados por protones y neutrones, partículas que a su vez contienen sólo quarks abajo y quarks arriba (los quarks son, junto con los leptones, los constituyentes fundamentales de la materia y las partículas más pequeñas que el hombre ha logrado identificar).
La Tabla Periódica de los Elementos, que es la que se estudia en la escuela, está organizada en función del número de protones de cada núcleo atómico. Esta tabla es la que clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características.
.
Pero los físicos emplean un mapa de los elementos aún más complejo y tridimensional, que incluye no sólo la información sobre el número de protones de cada núcleo atómico, sino también la información sobre el número de neutrones de cada elemento, que puede variar en diversos isótopos.
Además, este mapa en tres dimensiones incluye un número cuántico conocido como “extrañeza”, y que depende de la presencia de un tipo de quarks llamados “extraño” en los núcleos. Los núcleos atómicos que contienen uno o más de estos quarks son conocidos como hipernúcleos.
Para la materia ordinaria, que no posee quarks extraños, el valor de la extrañeza es cero y su mapa es plano. Los hipernúcleos, en cambio, se reflejan en el mapa tridimensional sobresaliendo de éste, por arriba.
El descubrimiento reciente realizado en el (RHIC), de antimateria extraña con un antiquark extraño (un antihipernúcleo), representaría la primera extensión en tres dimensiones a partir del plano del mapa, pero hacia abajo de éste.
El RHIC es un acelerador de partículas subatómicas de una circunferencia de casi cuatro kilómetros perteneciente al Brookhaven National Laboratory, de Nueva York.
El antinúcleo encontrado es un estado negativamente cargado de antimateria, que es la materia compuesta por antipartículas, o partículas con carga opuesta a sus contrarias.
Este antinúcleo contiene así un antiprotón, un antineutrón y una partícula anti-Lambda, que son partículas subatómicas opuestas al protón, al neutrón y a la partícula Lambda en lo que a carga se refiere.
Consecuencias sin precedentes
Por otro lado, este antinúcleo también sería el primer antinúcleo hallado que contiene un antiquark extraño, informa el Brookhaven National Laboratory en un comunicado.
Las raras características de este hallazgo experimental podrían tener consecuencias sin precedentes para nuestra visión del mundo, explica el físico teórico Horst Stoecker, vicepresidente de la Asociación Helmholtz de Laboratorios Nacionales de Alemania.
Stoeker afirma que la antimateria encontrada abre la puerta a nuevas dimensiones del mapa nuclear (diagrama que describe las características de los núcleos atómicos de los diversos elementos), una idea que hace sólo unos años habría sido considerada imposible.
Por otra parte, este descubrimiento podría ayudar a dilucidar modelos de estrellas de neutrones y también posibilitar la exploración de asimetrías fundamentales en el universo, cuando éste se encontraba en sus estadios iniciales.
Modificación de la tabla periódica 3D
Todos los núcleos atómicos terrestres están formados por protones y neutrones, partículas que a su vez contienen sólo quarks abajo y quarks arriba (los quarks son, junto con los leptones, los constituyentes fundamentales de la materia y las partículas más pequeñas que el hombre ha logrado identificar).
La Tabla Periódica de los Elementos, que es la que se estudia en la escuela, está organizada en función del número de protones de cada núcleo atómico. Esta tabla es la que clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características.
.
Pero los físicos emplean un mapa de los elementos aún más complejo y tridimensional, que incluye no sólo la información sobre el número de protones de cada núcleo atómico, sino también la información sobre el número de neutrones de cada elemento, que puede variar en diversos isótopos.
Además, este mapa en tres dimensiones incluye un número cuántico conocido como “extrañeza”, y que depende de la presencia de un tipo de quarks llamados “extraño” en los núcleos. Los núcleos atómicos que contienen uno o más de estos quarks son conocidos como hipernúcleos.
Para la materia ordinaria, que no posee quarks extraños, el valor de la extrañeza es cero y su mapa es plano. Los hipernúcleos, en cambio, se reflejan en el mapa tridimensional sobresaliendo de éste, por arriba.
El descubrimiento reciente realizado en el (RHIC), de antimateria extraña con un antiquark extraño (un antihipernúcleo), representaría la primera extensión en tres dimensiones a partir del plano del mapa, pero hacia abajo de éste.
Diagrama tridimensional de elementos. Fuente: Brookhaven National Laboratory.
Implicaciones del hallazgo
El hallazgo del RHIC tendría diversas consecuencias para la ciencia. Por ejemplo, los científicos afirman que la constatación de la existencia del antihipernúcleo tendría implicaciones para la comprensión de la estructura de los agujeros negros o estrellas colapsadas.
Según Jinhui Chen, otro de los autores de la investigación, las mediciones actuales del RHIC ayudarán a distinguir entre modelos que describen los estados exóticos de la materia presentes en este tipo de eventos estelares, que se producen cuando las estrellas colapsan bajo su propia atracción gravitacional.
El descubrimiento abre, asimismo, las puertas a la exploración de la violación de simetrías fundamentales entre la materia y la antimateria, producidas al inicio de nuestro universo, y que hicieron posible la existencia de nuestro mundo.
Las colisiones en el RHIC reproducen de manera fugaz las condiciones que existieron unos pocos microsegundos después del Big Bang, la gran explosión que se cree dio origen a nuestro universo hace 13,7 mil millones de años.
Tras el Big Bang y en las colisiones núcleo-núcleo provocadas en el RHIC emergieron con igual abundancia quarks y antiquarks. Tras las colisiones del RHIC, en los fragmentos que sobreviven hasta el estado final, la cantidad de materia y de antimateria es casi igual de abundante. Por el contrario, la antimateria parece estar mayormente ausente en el universo actual.
Comprender cómo y por qué hay una predominancia de la materia sobre la antimateria en el presente es uno de las cuestiones principales sin resolver de la física, explican los investigadores. Su solución requerirá de las mediciones que se puedan realizar a las desviaciones sutiles en la simetría perfecta inicial entre materia y antimateria, y que podrían realizarse en el RHIC.
El hallazgo del RHIC tendría diversas consecuencias para la ciencia. Por ejemplo, los científicos afirman que la constatación de la existencia del antihipernúcleo tendría implicaciones para la comprensión de la estructura de los agujeros negros o estrellas colapsadas.
Según Jinhui Chen, otro de los autores de la investigación, las mediciones actuales del RHIC ayudarán a distinguir entre modelos que describen los estados exóticos de la materia presentes en este tipo de eventos estelares, que se producen cuando las estrellas colapsan bajo su propia atracción gravitacional.
El descubrimiento abre, asimismo, las puertas a la exploración de la violación de simetrías fundamentales entre la materia y la antimateria, producidas al inicio de nuestro universo, y que hicieron posible la existencia de nuestro mundo.
Las colisiones en el RHIC reproducen de manera fugaz las condiciones que existieron unos pocos microsegundos después del Big Bang, la gran explosión que se cree dio origen a nuestro universo hace 13,7 mil millones de años.
Tras el Big Bang y en las colisiones núcleo-núcleo provocadas en el RHIC emergieron con igual abundancia quarks y antiquarks. Tras las colisiones del RHIC, en los fragmentos que sobreviven hasta el estado final, la cantidad de materia y de antimateria es casi igual de abundante. Por el contrario, la antimateria parece estar mayormente ausente en el universo actual.
Comprender cómo y por qué hay una predominancia de la materia sobre la antimateria en el presente es uno de las cuestiones principales sin resolver de la física, explican los investigadores. Su solución requerirá de las mediciones que se puedan realizar a las desviaciones sutiles en la simetría perfecta inicial entre materia y antimateria, y que podrían realizarse en el RHIC.