Uno de los superordenadores más potentes del mundo ha permitido predecir la existencia de un nuevo tipo de ‘dibarión’, una partícula que contiene seis quarks en lugar de los tres habituales.

Estudiar cómo se forman estos elementos podría ayudar a los científicos a comprender las interacciones entre las partículas elementales en ambientes extremos, como los interiores de las estrellas de neutrones o los momentos iniciales del universo después del Big Bang.

Las partículas conocidas como “bariones” -principalmente protones y neutrones- se componen de tres quarks unidos estrechamente, con su carga dependiendo del “color” de los quarks que los componen. Un dibarion es esencialmente un sistema con dos bariones. Hay un dibarión conocido en la naturaleza: el deuterón, un núcleo de deuterio (o hidrógeno pesado) que contiene un protón y un neutrón que están muy poco unidos. Los científicos se han preguntado si podría haber otros tipos de dibariones. A pesar de las búsquedas, no se ha encontrado ningún otro.

Ahora, la HAL QCD Collaboration, formada por científicos del RIKEN Nishina Center for Accelerator-based Science y RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), junto con colegas de varias universidades, han utilizado poderosas herramientas teóricas y computacionales (en este caso la denominada Computadora K) para predecir la existencia de un dibarión “más extraño”, compuesto por dos “bariones Omega” que contienen tres quarks extraños cada uno.

Di-omega

En su trabajo, publicado en Physical Review Letters, han llamado “di-Omega”. El grupo también ha sugerido una forma de buscar estas extrañas partículas a través de experimentos con fuertes colisiones de iones planeadas en Europa y Japón.

El hallazgo fue posible gracias a una combinación fortuita de tres elementos: mejores métodos para hacer cálculos mediante cromodinámica cuántica, mejores algoritmos de simulación y supercomputadoras más potentes.

El primer elemento esencial fue un nuevo marco teórico llamado “método HAL QCD dependiente del tiempo”: permite a los investigadores extraer la fuerza que actúa entre los bariones del gran volumen de datos numéricos obtenidos utilizando la computadora K.

El segundo elemento fue un nuevo método computacional, el algoritmo de contracción unificada, que permite un cálculo mucho más eficiente de un sistema con una gran cantidad de quarks.

El tercer elemento fue el advenimiento de potentes supercomputadores. Shinya Gongyo, del RIKEN Nishina Center, explica en un comunicado: “Tuvimos mucha suerte de haber podido utilizar la computadora K para realizar los cálculos. Esto permitió cálculos rápidos con un gran número de variables. Sin embargo, nos llevó casi tres años llegar a nuestra conclusión en el di-Omega “.

Hablando sobre el futuro, Tetsuo Hatsuda de RIKEN iTHEMS dice: “Creemos que estas partículas especiales podrían ser generadas por los experimentos usando colisiones de iones pesados que están planificadas en Europa y en Japón, y esperamos trabajar con colegas allí para descubrir experimentalmente el primer sistema dibarión más allá del deuterón.

Este trabajo podría darnos pistas para comprender la interacción entre bariones extraños (llamados hiperones) y para entender cómo, bajo condiciones extremas como las que se encuentran en las estrellas de neutrones, la materia normal puede pasar a lo que se llama materia hiperónica, hecha de protones, neutrones y partículas de quarks extraños llamados hiperones, y eventualmente para materia quark compuesta de quarks ascendentes, descendentes y extraños “.

Fuente: Europa Press