{"id":22605,"date":"2018-12-30T10:45:14","date_gmt":"2018-12-30T09:45:14","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=22605"},"modified":"2018-12-30T10:45:14","modified_gmt":"2018-12-30T09:45:14","slug":"de-como-llegamos-hasta-los-quarks-5","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2018\/12\/30\/de-como-llegamos-hasta-los-quarks-5\/","title":{"rendered":"De como llegamos hasta los Quarks"},"content":{"rendered":"

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Ahora todos hablamos del LHC. Sin embargo, la historia de los aceleradores no comenz\u00f3 con \u00e9ste moderno y complejo conglomerado de sofisticadas estructuras que hacen posible que visitemos lugares muy lejanos en el coraz\u00f3n de la materia. Tendr\u00edamos que recordar al acelerador lineal tambi\u00e9n llamado LINAC (linear accelerator) es un tipo de acelerador que le proporciona a la part\u00edcula subat\u00f3mica cargada peque\u00f1os incrementos de energ\u00eda cuando pasa a trav\u00e9s de una secuencia de campos el\u00e9ctricos alternos.<\/p>\n

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\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0Generador de Van de Graaff.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 El rodillo y peine superior.<\/p>\n

Mientras que el generador de Van de Graaff proporciona energ\u00eda a la part\u00edcula en una sola etapa, el acelerador lineal y el ciclotr\u00f3n proporcionan energ\u00eda a la part\u00edcula en peque\u00f1as cantidades que se van sumando. El acelerador lineal, fue propuesto en 1924 por el f\u00edsico sueco Gustaf Ising. El ingeniero noruego Rolf Wider\u00f6e construy\u00f3 la primera m\u00e1quina de esta clase, que aceleraba iones de potasio hasta una energ\u00eda de 50.000 eV.<\/p>\n

Durante la Segunda Guerra Mundial se construyeron potentes osciladores de radio frecuencia, necesarios para los radares de la \u00e9poca. Despu\u00e9s se usaron para crear aceleradores lineales para protones<\/a> que trabajaban a una frecuencia de 200 MHz, mientras que los aceleradores de electrones<\/a> trabajan a una frecuencia de 3000 MHz.<\/p>\n

El acelerador lineal de protones<\/a> dise\u00f1ado por el f\u00edsico Luis Alvarez en 1946, ten\u00eda 875 m de largo y aceleraba protones<\/a> hasta alcanzar una energ\u00eda de 800 MeV (800 millones). El acelerador lineal de la universidad de Stanford es el m\u00e1s largo entre los aceleradores de electrones<\/a>, mide 3.2 km de longitud y proporciona una energ\u00eda de 50 GeV. En la industria y en la medicina se usan peque\u00f1os aceleradores lineales, bien sea de protones<\/a> o de electrones<\/a>.<\/p>\n

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El SLAC, ubicado al sur de San Francisco, acelera electrones<\/a> y positrones a lo largo de algo m\u00e1s de tres kil\u00f3metros hacia varios blancos, anillos y detectores ubicados en su finalizaci\u00f3n. Este acelerador hace colisionar electrones<\/a> y positrones, estudiando las part\u00edculas resultantes de estas colisiones. Construido originalmente en 1962, se ha ido ampliando y mejorando para seguir siendo uno de los centros de investigaci\u00f3n de f\u00edsica de part\u00edculas mas avanzados del mundo. El centro ha ganado el premio nobel en tres ocasiones. Y, una vez recordada de manera breve la historia, pasaremos directamente al tema que en realidad nos ha tr\u00edado aqu\u00ed: \u00a1El descubrimiento de los Quarks!<\/p>\n

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Ahora los medios con los que cuentan los f\u00edsicos del LHC son inmensamente m\u00e1s eficaces y est\u00e1n m\u00e1s adelantados que aquellos viejos aceleradores que, sin embargo, fueron los pioneros y los que hicieron posible adquirir conocimientos que nos han tra\u00eddo hasta el moderno LHC.<\/p>\n

En 1967 se emprendi\u00f3 una serie de experimentos de dispersi\u00f3n mediante los nuevos haces de electrones<\/a> del SLAC. El objetivo era estudiar m\u00e1s incisivamente la estructura del prot\u00f3n<\/a>. Entra el electr\u00f3n<\/a> de gran energ\u00eda, golpea un prot\u00f3n<\/a> en un blanco de hidr\u00f3geno y sale un electr\u00f3n<\/a> de energ\u00eda mucho menor, pero en una direcci\u00f3n que forma un \u00e1ngulo grande con respecto a su camino original. La estructura puntual dentro del prot\u00f3n<\/a> act\u00faa, en cierto sentido, como el n\u00facleo con las part\u00edculas alfa<\/a> de Rutherford. Pero el problema era aqu\u00ed m\u00e1s sut\u00edl.<\/p>\n

\"Richard<\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Richard Edward Taylor<\/p>\n

Richard Edward Taylor fue uno de los veintid\u00f3s cient\u00edficos que trabaj\u00f3 intensamente en el acelerador lineal de Stanford (SLAC), en una serie de pruebas experimentales que vinieron a demostrar que los protones<\/a> y los neutrones<\/a> son poseedores de una estructura interna, lo que a su vez confirma las predicciones te\u00f3ricas del neoyorquino\u00a0Murray Gell-Mann<\/a>\u00a0(1929- ), acerca de la existencia de los denominados\u00a0quarks<\/em>.<\/p>\n

Junto con sus colegas de Stanford junto con Jerome I. Friedman y Henry W. Kendall -con los que luego habr\u00eda de compartir el Nobel-, Taylor investig\u00f3 sobre la estructura interna de la materia, en su m\u00ednima expresi\u00f3n, para lo que parti\u00f3 del modelo te\u00f3rico de los quarks<\/a>, postulado por Gell-Mann y -de forma independiente- G. Zweig. Tras sus descubrimientos experimentales en el acelerado lineal de Stanford, Taylor perfeccion\u00f3 dicho modelo a\u00f1adi\u00e9ndole la existencia de unas subpart\u00edculas desconocidas hasta entonces, que luego fueron denominadas\u00a0leptones<\/a><\/em>; adem\u00e1s, introdujo en el modelo te\u00f3rico de Gell-Mann otras part\u00edculas no estructurales, sino de intercambio de fuerza, a las que en Stanford comenzaron a llamar\u00a0bosones<\/a>.<\/em><\/p>\n

\"James<\/a><\/p>\n

James Bjorken.<\/p>\n

\"Resultado<\/p>\n

R. Feybnman<\/p>\n

Los dos \u00faltimos p\u00e1rrafos los he tomado prestados de www.mcnbiografias.com., que es lo que se explica de este tema en casi todas partes. Sin embargo, pocos cuentan que, el equipo de Stanford, dirigido por el f\u00edsico del SLAC por Richard Taylor y los otros dos f\u00edsicos del MIT, Jerome Friedman y Henry Kendall, tuvieron la gran suerte de que, Richard Feynman y James Bjorken, metieran sus narices en el proyecto llevados por la curiosidad y como hab\u00edan prestado\u00a0 su energ\u00eda y su imaginaci\u00f3n a las interacciones fuertes\u00a0 y se preguntaban: \u00bfque habr\u00e1 dentro del prot\u00f3n<\/a>?<\/p>\n

Amnos, Feynman y Bjorken visitaban con frecuencia Stanford desde su base en el\u00a0 Cal Tech, en Pasadena. Bjorken, te\u00f3rico de Stanford, estaba muy interesado en el proyecto experimental y en las reglas que reg\u00edan unos datos aparentemente incompletos. Estas reglas, razonaba Bjorken, ser\u00edan indicadoras de las leyes b\u00e1sicas (dentro de la “caja negra”) que controlaba la estructura de los hadrones<\/a>.<\/p>\n

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\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Los cuatro experimentos del LHC: ATLAS, CMS, LHCb y ALICE<\/div>\n
Cr\u00e9ditos: CERN.<\/div>\n

No estar\u00eda mal echar una mirada hacia atr\u00e1s en el tiempo y recordar, en este momento, a Dem\u00f3crito que, con sus postulados, de alguna manera ven\u00eda a echar un poco de luz sobre el asunto, dado que \u00e9l dec\u00eda que\u00a0 para determinar\u00a0 si algo era un \u00e1-tomo habr\u00eda que ver si era indivisible. En el modelo de los quarks<\/a>, el prot\u00f3n<\/a>, en realidad, un conglomerado pegajoso de tres quarks<\/a> que se mueven r\u00e1pidamente. Pero como esos quarks<\/a> est\u00e1n siempre ineludiblemente encadenados los unos a los otros, experimentalmente el prot\u00f3n<\/a> aparece indivisible.<\/p>\n

Acord\u00e9monos aqu\u00ed de que Boscovich dec\u00eda que, una part\u00edcula elemental, o un “\u00e1-tomo”, tiene que ser puntual. Y, desde luego, esa prueba, no la pasaba el prot\u00f3n<\/a>. El equipo del MIT y el SLAC, con la asesor\u00eda de Feynman y Bjorken, cay\u00f3 en la cuenta de que en este caso el criterio operativo era el de los “puntos” y no el de la indivisibilidad. La traducci\u00f3n de sus datos a un modelo de constituyentes puntuales requer\u00eda una sutileza mucho mayor que el experimento de Rutherford.<\/p>\n

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Precisamente por eso era tan conveniente fue tan conveniente para Richard Edward Taylor y su equipo, tener a dos de los mejores te\u00f3ricos del mundo en el equipo aportando su ingenio, agudeza e intuici\u00f3n en todas las fases del proceso experimental. El resultado fue que los datos indicaron, efectivamente, la presencia de objetos puntuales en movimiento dentro del prot\u00f3n<\/a>.<\/p>\n

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En 1990 Taylor, Friedman y Kendall recogieron su premio Nobel por haber establecido la realidad de los quarks<\/a>. Sin embargo, a m\u00ed lo que siempre me ha llamado m\u00e1s la atenci\u00f3n es el hecho cierto de que, este descubrimiento como otros muchos (el caso del positr\u00f3n de Dirac, por ejemplo), han sido posible gracias al ingenio de los te\u00f3ricos que han sabido vislumbrar c\u00f3mo era en realidad la Naturaleza.<\/p>\n

A todo esto, una buena pregunta ser\u00eda: \u00bfc\u00f3mo pudieron ver este tipo de part\u00edculas de tama\u00f1o infinitesimal, si los quarks<\/a> no est\u00e1n libres y est\u00e1n confinados -en este caso- dentro del prot\u00f3n<\/a>?\u00a0 Hoy, la respuesta tiene poco misterio sabiendo lo que sabemos y hasta donde hemos llegado con el LHC que, con sus inmensas energ\u00edas “desmenuza” un prot\u00f3n<\/a> hasta dejar desnudos sus m\u00e1s \u00edntimos secretos.<\/p>\n

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\u00a0\u00a0 Este es, el resultado ahora de la colisi\u00f3n de protones<\/a> en el LHC<\/p>\n

Lo cierto es que, en su momento, la teor\u00eda de los Quarks hizo muchos conversos, especialmente a medida que los te\u00f3ricos que escrutaban los datos fueron imbuyendo a los quarks<\/a> una realidad creciente, conociendo mejor sus propiedades y convirtiendo la incapacidad de ver quarks<\/a> libres en una virtud. La palabra de moda en aquellos momentos era “confinamiento”. Los Quarks est\u00e1n confinados permanentemente porque la energ\u00eda requerida para separarlos\u00a0aumenta<\/em>\u00a0a medida que la distancia entre ellos crece. Esa es, la fuerza nuclear fuerte<\/a> que est\u00e1 presente dentro del \u00e1tomo y que se encarga de transmitir los ocho Gluones que mantienen confinados a los Quarks.<\/p>\n

As\u00ed, cuando el intento de separar a los Quarks es demasiado intenso, la energ\u00eda se vuelve lo bastante grande para crear un par de quark-anti-quark, y ya tenemos cuatro quarks<\/a>, o dos mesones<\/a>. Es como intentar conseguir un cabo de cuerda. Se corta y… \u00a1ya tenemos dos!<\/p>\n

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\u00bfCuerdas? Me parece que estoy confundiendo el principal objetivo de este trabajo y, me quiero situar en el tiempo futuro que va, desde los quarks<\/a> de Gell-Mann hasta las cuerdas de Veneziano y John Schwarz y m\u00e1s tarde Witten. Esto de la F\u00edsica, a veces te juega malas pasadas y sus complejos caminos te llevan a confundir conceptos y\u00a0 momentos que, en realidad, y de manera individualizada, todos han tenido su propio tiempo y lugar.<\/p>\n

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\u00bfCu\u00e1ntas veces no habr\u00e9 pensado, en la posibilidad de tomar el elixir de la sabidur\u00eda para poder comprenderlo todo? Sin embargo, esa p\u00f3cima m\u00e1gica no existe y, si queremos saber, el \u00fanico camino que tenemos a nuestro alcance es la observaci\u00f3n, el estudio, el experimento… \u00a1La Ciencia!, que en definitiva, es la \u00fanica que nos dir\u00e1 como es, y como se comporta la Naturaleza y, si de camino podemos llegar a saber, por qu\u00e9 lo hace as\u00ed…\u00a1mucho mejor!<\/p>\n

emilio silvera<\/p>\n

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