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miércoles, 5 de febrero de 2020
La materia oscura podría estar hecha de una serie de extrañas partículas inmortales
La materia oscura podría estar hecha de una serie de extrañas partículas inmortales
Se
trata de los «hexaquarks», combinaciones de seis quarks, predichos por
la teoría pero hasta ahora no encontrados en laboratorio
Madrid
Actualizado:
Hasta
1968, y tras una serie de experimentos en el Acelerador Lineal de
Stanford (SLAC) no supimos que muchas partículas, entre ellas protones y
neutrones, que son los constituyentes principales de los núcleos
atómicos, están formados a su vez por tres partículas aún más pequeñas,
los quarks. Apenas 4 años antes, el físico norteamericano Murray
Gell-Mann ya predijo su existencia, poniendo algo de orden a las decenas
de partículas diferentes que aparecían sin aparentre orden ni concierto
en los experimentos con aceleradores. A partir de ese momento, y
durante décadas enteras, los físicos se han esforzado por saber cuántos
tipos de quarks existen y qué función cumplen exactamente. Hasta ahora
se han clasificado seis clases (o sabores) de quarks, que difieren entre
sí en el espín, una de las características de toda partícula que
describe su rotación intrínseca. Así, tenemos Quark u (up, arriba) Quark
d (down, abajo), Quark c (charm, encanto), Quark s (strange, extraño),
Quark t (top, cima) y Quark b (bottom, fondo). Todos ellos, tras haber
sido predichos teóricamente han ido apareciendo en los laboratorios de
los físicos. Sin embargo, y hurgando en las matemáticas que hay
detrás de los quarks, los físicos se han encontrado con que debería de
existir un tipo de partícula "diferente", realmente extraña y que jamás
ha aparecido en experimento alguno. Una partícula formada por seis
quarks en lugar de por tres, como es lo habitual. Se la conoce como
"hexaquark", y estaría compuesta por quarks de diferentes sabores. De
existir realmente, el hexaquark podría explicar el misterio de la
materia oscura, esa "otra clase" de materia que no emite absolutamente
ningún tipo de radiación y que, por lo tanto, resulta indetectable
incluso para los instrumentos más sofisticados. Y por si esto fuera
poco, los físicos han descubierto, además, que si el hexaquark tuviera
una masa en particular, la partícula podría ser inmortal, y vivir para
siempre. De
los seis tipos de quarks conocidos, los "arriba" y "abajo" son los más
ligeros, y también los más comunes. En la Física de partículas, en
efecto, cuanto más se pese más probabilidades hay de descomponerse en
cosas más pequeñas. Los protones y los neutrones, como se ha
dicho, están compuestos por tríos de quarks: dos "arriba" y un "abajo"
forman un protón, y dos "abajo" y un "arriba" forman un neutrón. Esa
configuración en trío resulta ser la más estable y también la más común
de todas. A pesar de ello, de vez en cuando aparecen en los
colisionadores partículas que no cumplen esta norma, y que están
formadas solo por dos quarks. Suelen ser muy inestables, apenas duran un
instante y enseguida se descomponen en otra cosa diferente. Si los
investigadores se esfuerzan mucho en sus experimentos, explica el
astrofísico Paul M.Suttter en
LiveScience,
en ocasiones pueden llegar a conseguir que se unan hasta cinco quarks
diferentes y que interactúen brevemente (un pentaquark) antes de
descomponerse también. Y hasta ahora, esas han sido todas las
combinaciones de quarks que hemos sido capaces de fabricar. Pero la
teoría dice que debería de haber algo más. De hecho, existe una
extraña combinación de quarks que jamás ha aparecido en los
experimentos: se trata, precisamente, del hexaquark, una extraña
combinación de seis quarks que consta de dos quarks "arriba", dos
"abajo", y dos "extraños". Las teorías, sin embargo, no predicen una
masa concreta para el hexaquark. Ese valor, considera Sutter, dependería
de la disposición precisa y de las interacciones de los quarks
individuales dentro de esa hipotética partícula. ¿Y qué hay de su
estabilidad? ¿Se desintegraría de inmediato un hexaquark si apareciera
por fin en laboratorio? La respuesta, para Sutter, es un rotundo no. Muy
al contrario, explica, los cálculos sugieren que si su masa cae por
debajo de un cierto umbral, esa partícula sería absolutamente estable
por toda la eternidad. En otras palabras, nunca se descompondrá. Si por
el contrario la masa del hexaquark resultara ser algo mayor, pero aún
por debajo de cierto umbral, la partícula acabaría por descomponerse,
pero en unas escalas de tiempo tan enormes que bien podría considerare
como eterna. La siguiente pregunta resulta lógica: Si el hexaquark es tan estable, ¿por qué no se ha visto nunca? Sutter
cree que la respuesta puede ser más simple de lo que creemos.
Curiosamente, el rango de masas que debería de tener un hexaquark está
por debajo del umbral de lo que pueden crear los colisionadores de
partículas, diseñados para estudiar partículas mucho mas pesadas y
fugaces. En otras palabras, el hexaquark podría estar ahí, de incógnito a
plena vista, y haber pasado inadvertido durante décadas enteras. Afortunadamente,
los aceleradores de partículas no son el único sitio en el que se
pueden buscar hexaquarks. Durante los primeros instantes tras el Big
Bang, explica Sutter, hubo un auténtico caos de energías nucleares, con
temperaturas y presiones lo suficientemente elevadas como para fabricar
átomos de hidrógeno y helio a base de juntar quarks. Y en esa fragua
primordial también se podrían haber formado una enorme cantidad de
hexaquarks, junto al resto de las partículas subatómicas que nos son
familiares. Según los cálculos preliminares de los científicos, si
los hexaquarks son algo real y si tienen el rango adecuado de masas,
podrían haberse producido en grandes cantidades en el Universo
primitivo, y haber sobrevivido después a aquél auténtico infierno. De
hecho, los hexaquarks originales podrían seguir existiendo, sin
interactuar con nada, sin descomponerse en otras partículas, sin emitir
nada y sin hacer nada más que existir y crear, eso sí, efectos
gravitatorios adicionales en los lugares donde más se acumulen debido a
su masa. ¿Les suena? Porque eso es exactamente lo que se supone que hace
la materia oscura. Evidentemente, y a pesar de lo atractivo de la
idea, lo primero que habría que hacer es ver un hexaquark en
laboratorio. Cosa que, hasta ahora, no se ha conseguido. Aunque eso,
para Sutter, podría estar empezando a cambiar. De hecho, el detector
BaBar, del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, en California,
resulta especialmente adecuado para producir diferentes combinaciones de
quarks, algunos de ellos realmente pesados. Y debería de estar en
condiciones de producir también hexaquarks, si es que realmente existen. En un artículo aparecido el pasado 2 de enero en arXiv.org,
aparecen los últimos resultados de ese esfuerzo, aunque el hexaquark
sigue sin aparecer. Aunque eso, según Sutter, solo es seguro en un 90%,
lo que significa que si las posibles combinaciones de quarks más masivas
y menos estables se descomponen en hexaquarks estables, lo harían muy
raramente, a una tasa de una sola descomposición por cada 10 millones. ¿Descarta
eso al hexaquark como posible candidato a materia oscura? No
exactamente. Podría ser, en efecto, que las condiciones del Universo
primitivo permitieran el surgimiento de suficientes hexaquarks como para
dar cuenta de la cantidad estimada de materia oscura. Aunque ese nuevo
resultado, sin duda, supone un problema adicional para la idea. Puede
que futuras investigaciones consigan confirmar la existencia de esta
partícula inmortal. Y resolver, por fin, el molesto enigma de la materia
oscura. -https://www.abc.es/ciencia/abci-materia-oscura-podria-estar-hecha-serie-extranas-particulas-inmortales-202002050919_noticia.html?vca=rrss&vmc=abc-es&vso=fb&vli=cm-ciencia
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