Una larga investigación de las propiedades físicas fundamentales de los átomos puede haber encontrado un nuevo paradigma sobre la forma en que se construyen los núcleos atómicos.

“Hemos estado trabajando en el análisis teórico de un experimento asombroso, Marathon, que tomó 20 años desde su concepción hasta su publicación”, dijo en un comunicado el profesor Anthony Thomas, profesor de física de la Universidad de Adelaide, que forma parte del equipo internacional destrás del nuevo estudio.

“El objetivo original era medir con precisión la distribución de los quarks, especialmente el quark-abajo, en función del impulso”.

Un quark es un tipo de partícula elemental y un constituyente fundamental de la materia. Toda la materia comúnmente observable está compuesta de quarks ascendentes, quarks descendentes y electrones.

“Comprender cómo funcionan los quarks en relación con el impulso de un protón es una propiedad fundamental que desafió la medición desde que se descubrieron los quarks hace 50 años”, dijo el profesor Thomas. “Pone a prueba nuestra comprensión de la cromodinámica cuántica (QCD), la teoría fundamental de la fuerza fuerte”.

Todas las fuerzas conocidas de la naturaleza se pueden atribuir a cuatro fuerzas fundamentales: gravitacional, electromagnética, fuerte y débil. Gobiernan cómo interactúan los objetos o partículas y cómo se descomponen ciertas partículas.

El experimento Marathon recopiló información valiosa sobre los quarks y la naturaleza de la materia durante su vida útil de 20 años, lo que contribuyó a la comprensión de otros trabajos llevados a cabo por físicos de todo el mundo en ese momento.

Sin embargo, el experimento Marathon ha arrojado una pieza de evidencia única: una nueva perspectiva extremadamente importante sobre cómo se construyen los núcleos.

“Una pregunta fundamental sin respuesta para la física nuclear es si los núcleos están formados por protones y neutrones o si están formados por cuasi-partículas con el número cuántico de neutrones y protones, pero con una estructura interna de quarks que ha sido modificada por las enormes fuerzas dentro de los núcleos atómicos “, dijo el profesor Thomas.

La evidencia de tales cambios fue proporcionada por un experimento en el CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, en la década de 1980, con el efecto conocido como el efecto EMC (después de la European Muon Collaboration).

El trabajo realizado por el profesor Thomas en la Universidad de Adelaide hace una década, en colaboración con un colega en Japón, insinuó la existencia de una nueva forma en que se comportan los quarks.

“Nuestro trabajo sugirió que en un núcleo con un número desigual de neutrones y protones, el cambio en las distribuciones de momento de los quarks ascendentes y descendentes sería diferente, un fenómeno conocido como efecto EMC isovector”, dijo el profesor Thomas.

“Nuestro análisis de los datos de Marathon que comenzamos hace 20 años ha proporcionado la primera pista experimental de la existencia de este efecto EMC isovector. Ciertamente inspirará una gran cantidad de esfuerzo experimental adicional, que en última instancia nos dirá si realmente tenemos un nuevo paradigma para la forma en que se construyen los núcleos atómicos”, añadió.

Fuente: europapress.es