Científicos miden la presión dentro de un protón y es realmente extrema

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El interior de un protón está bajo mucha presión. El centro de la partícula resiste miles y miles de millones de veces la presión que se encuentra en el fondo de la fosa de las Marianas.

Volker Burkert y sus colegas en la Instalación Nacional de Aceleradores Thomas Jefferson en Newport News, Virginia, hicieron la primera medición de las condiciones intensas dentro de un protón. Y tuvieron que usar un poco de engaño para hacerlo.

Los protones están formados por tres partículas fundamentales llamadas quarks, que se mantienen unidas por una fuerza que se origina a partir de otras partículas llamadas gluones. Para sondear este material minúsculo, Burkert y su equipo dispararon un haz de electrones hacia un protón. El electrón llevaba consigo un paquete de energía que se comporta como un fotón, una partícula de luz, que pasaba por uno de los quarks.

Cuando el electrón rebotó en un quark, todo el protón retrocedió en respuesta, y el quark emitió otro fotón de alta energía.

Al medir cómo se mueven el electrón, el protón y el fotón al final del experimento, incluidos sus momentos y los ángulos en los que salen de la colisión, los investigadores crearon un mapa en 3D de los quarks dentro del protón.

Falseando la gravedad
Pero ese mapa no nos dice directamente sobre las fuerzas dentro del protón. Para medir eso, necesitaríamos una partícula teórica llamada gravitón, el portador de la gravedad, pero aún no hemos encontrado ninguna. Ahí es donde entra el truco.

La información de dos fotones se puede combinar para imitar esencialmente lo que un gravitón nos diría. Los dos fotones aquí, el absorbido al comienzo del experimento y el que se emitió al final, probaron este sistema como si fueran un solo gravitón, dice Burkert.

Esta laguna nos proporciona la misma información sin la necesidad de una sonda gravitacional directa. “Ahora podemos investigar el corazón del protón”, dice la colaboradora Latifa Elouadrhiri.

Los investigadores encontraron presiones intensas de alrededor de 10 ^ 35 pascales, es decir, 10 veces la presión dentro de una estrella de neutrones, que es el objeto más denso conocido en el universo. Esa densidad es el resultado de presiones extremas. Pero los protones soportan aún más.

Los quarks en el centro de un protón se presionan fuertemente y se esfuerzan hacia afuera para escapar con una gran cantidad de fuerza. Hacia los bordes exteriores del protón, el equipo también encontró una presión de confinamiento, probablemente creada por gluones, que retiene los quarks. Lo cual es bueno, ya que sino el protón explotaría.

Referencia del estudio: Nature, DOI: 10.1038 / s41586-018-0060-z

Este artículo fue publicado originalmente en New Scientist por Leah Crane.

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10 comentarios

  1. Nicolás Pargade el

    Entonces, cómo es qué los protones y electrones se funden en neutrones en una estrella de neutrones, si es que estos protones soportan por sí mismos presiones mayores? Abrazote Aldo!

    • No soy el experto en la materia, pero entiendo que la fusión que se genera en estas estrellas es a nivel atómico donde se incrementa el número de electrones y protones (no se si también de neutrones) por la altas gravedades, presiones y temperaturas. A lo que entiendon no hay modificaciones al nivel de los quarks (partículas elementales).
      Saludos.

  2. Javier Agudelo el

    Muy curioso este tema, siempre se ha dicho que hablar de presión tiene sentido físico cuando se habla macroscópicamente, pero no a nivel microscópico, por ejemplo si miramos a nivel microscópico un gas, entre una molécula y otra al haber espacio vacío, no tiene séntido hablar de presión, lo mismo ocurriría a nivel interno del átomo con todo su espacio vacío.
    Pero ya mirando más adentro, por dentro de una partícula subatómica compuesta como el protón que no tiene vacío en su interior (hasta donde sabemos), al entrar en juego diversas fuerzas de cohesión y de repulsión entre sus partículas elementales, aquí vuelve a tener sentido físico hablar de presión.
    Gracias por este contenido, un saludo.

  3. Me dices que es mas presión que la de una estrella neutrones, de ahí ¿cuanta presión le falta para llegar a la de un agujero negro?

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