gran parte de la materia en el universo se compone de Pequeñas partículas llamadas quarks. Normalmente es imposible ver un quark por sí solo porque siempre están unidos estrechamente en grupos. Los Quarks solo se separan en condiciones extremas, como inmediatamente después del Big Bang o en el Centro de las estrellas o durante colisiones de partículas de alta energía generadas en colisionadores de partículas.
Los científicos de LA Louisiana Tech University están trabajando en un estudio de los quarks y la fuerza que los une mediante el análisis de datos del experimento ATLAS en el LHC., Sus mediciones podrían decirnos más sobre las condiciones del universo temprano e incluso podrían insinuar nuevos principios de la física por descubrir.
Las partículas que unen a los quarks se denominan acertadamente «gluones».»Los gluones llevan la fuerza fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales en el universo que gobiernan cómo interactúan y se comportan las partículas. La fuerza fuerte une a los quarks en partículas tales como protones, neutrones y núcleos atómicos.,
como su nombre indica, la fuerza fuerte es la más fuerte-es 100 veces más fuerte que la fuerza electromagnética (que une los electrones en los átomos), 10.000 veces más fuerte que la fuerza débil (que gobierna la desintegración radiactiva), y cien millones millones millones millones millones millones millones millones (1039) veces más fuerte que la gravedad (que te atrae a la Tierra y la Tierra al sol).
pero esta relación cambia cuando las partículas se bombean llenas de energía. Así como el pegamento real pierde su pegajosidad cuando se sobrecalienta, la fuerza fuerte llevada por los gluones se debilita a energías más altas.,
«Las partículas juegan con un conjunto de reglas en evolución», dice Markus Wobisch de la Universidad Tecnológica de Louisiana. «La fuerza de las fuerzas y su influencia dentro del mundo subatómico cambia a medida que las energías de las partículas aumentan. Este es un parámetro fundamental en nuestra comprensión de la materia, sin embargo, no ha sido completamente investigado por los científicos de altas energías.»
caracterizar la cohesión de la fuerza fuerte es uno de los ingredientes clave para comprender la formación de partículas después del Big Bang e incluso podría proporcionar indicios de Nueva física, como las dimensiones adicionales ocultas.,
«Las dimensiones adicionales podrían ayudar a explicar por qué las fuerzas fundamentales varían drásticamente en fuerza», dice Lee Sawyer, profesor de LA Louisiana Tech University. «Por ejemplo, algunas de las fuerzas fundamentales solo pueden parecer débiles porque viven en dimensiones adicionales ocultas y no podemos medir toda su fuerza. Si la fuerza fuerte es más débil o más fuerte de lo esperado a altas energías, esto nos dice que hay algo que falta en nuestro modelo básico del universo.,»
mediante el estudio de las colisiones de alta energía producidas por el LHC, el equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Louisiana está caracterizando cómo la fuerza fuerte tira de quarks energéticos en partículas gravadas. El desafío al que se enfrentan es que los quarks son alborotadores y rondan dentro de los detectores de partículas. Esta velada subatómica involucra cientos de partículas, a menudo surgidas de cerca de 20 colisiones protón-protón que ocurren simultáneamente. Deja una señal desordenada, que los científicos deben reconstruir y categorizar.,
Wobisch y sus colegas innovaron un nuevo método para estudiar estos grupos ruidosos de quarks llamados jets. Al medir los ángulos y orientaciones de los chorros, él y sus colegas están aprendiendo nueva información importante sobre lo que ocurrió durante las colisiones, más de lo que pueden deducir simplemente contando los chorros.
el número promedio de chorros producidos por colisiones protón-protón corresponde directamente a la fuerza de la fuerza fuerte en el entorno energético del LHC.,
«si la fuerza fuerte es más fuerte de lo previsto, entonces deberíamos ver un aumento en el número de colisiones protón-protones que generan tres chorros. Pero si la fuerza fuerte es realmente más débil de lo previsto, entonces esperaríamos ver relativamente más colisiones que producen solo dos chorros. La relación entre estos dos posibles resultados es la clave para entender la fuerza fuerte.»
Después de encender el LHC, los científicos duplicaron su alcance de energía y ahora han determinado la fuerza de la fuerza fuerte hasta 1.,5 billones de electronvoltios, que es aproximadamente la energía promedio de cada partícula en el Universo justo después del Big Bang. Wobisch y su equipo esperan duplicar este número de nuevo con más datos.
«hasta ahora, todas nuestras mediciones confirman nuestras predicciones», dice Wobisch. «Más datos nos ayudarán a ver la fuerza fuerte de las energías aún más altas, dándonos una idea de cómo se formaron las primeras partículas y la estructura microscópica del espacio-tiempo.”