Lunes 30 de Enero de 2023

  • 21.5º

21.5°

EL TIEMPO EN TUCUMAN

AVANCES Y DIVULGACION

14 de enero de 2023

Esta es la imagen más precisa de un átomo

Vista final de una colisión partículas de un átomo oro en el detector STAR del Colisionador Relativista de Iones Pesados del Laboratorio Nacional de Brookhaven. Los haces viajan en direcciones opuestas a casi la velocidad de la luz antes de colisionar.

Un misterioso fenómeno cuántico desvela una imagen de un átomo como nunca se había hecho. Incluso se aprecia la diferencia entre los protones y los neutrones.

El acelerador relativista de iones pesados (RHIC), del Laboratorio de Brookhaven, en Estados Unidos, es un sofisticado artefacto capaz de acelerar iones de oro a una velocidad de hasta 99,995% la de la luz. Gracias a él se ha podido constatar recientemente, por ejemplo, la famosa ecuación E=mc2 de Einstein.

Ahora, los investigadores de este laboratorio han demostrado cómo es posible obtener detalles precisos sobre la disposición de los protones y neutrones del oro empleando para ello un tipo de interferencia cuántica nunca antes vista en un experimento. La técnica recuerda a la tomografía por emisión de positrones (PET) que usan los médicos para escudriñar el cerebro y otras partes anatómicas.

MÁS ALLÁ DE LO VISTO ANTERIORMENTE

Ninguna sonda microscópica o máquina de rayos X es capaz de observar las entrañas del átomo, así que los físicos solo pueden teorizar lo que allí ocurre basándose en los restos de las colisiones de alta velocidad que se llevan a cabo en los colisionadores de partículas, como el LHC del CERN.

Sin embargo, esta nueva herramienta abre la posibilidad de realizar inferencias más precisas de los protones y neutrones (que forman los núcleos atómicos) gracias al entrelazamiento cuántico de partículas producidas cuando los átomos de oro se rozan entre sí a gran velocidad.

A esta escala no se puede observar nada directamente porque la propia luz que se usa para realizar la observación interfiere en la misma observación. Sin embargo, si se las dota de suficiente energía, las ondas de luz pueden llegar a agitar pares de partículas que forman los protones y neutrones, como los quarks y los antiquarks.

Cuando dos núcleos se cruzan a una distancia de unos pocos radios nucleares, el fotón de un núcleo puede interactuar a través de un par virtual quark-antiquark con gluones del otro núcleo (los gluones son mediadores de la interacción fuerte, la fuerza que une a los quarks dentro de protones y neutrones).

Esto permite realizar el equivalente a la primera observación experimental de entrelazamiento que involucra partículas diferentes, lo que permite obtener imágenes tan precisas que incluso puede empezar a apreciarse la diferencia entre el lugar que ocupan los neutrones y los protones dentro del núcleo atómico.

 

COMPARTIR: