Al observar los escombros de las colisiones de partículas que recrean las condiciones del universo primitivo, los científicos han medido por primera vez la fuerza de interacción entre pares de antiprotones. Al igual que la fuerza que mantiene unidos los protones ordinarios dentro del núcleo de los átomos, elLa fuerza entre los antiprotones es atractiva y fuerte.
Los experimentos se realizaron en el Relativistic Heavy Ion Collider, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de EE. UU. Para la investigación de física nuclear en el Laboratorio Nacional Brookhaven del DOE. Los hallazgos, publicados en la revista Naturaleza , podría ofrecer información sobre trozos más grandes de antimateria, incluidos los núcleos de antimateria previamente detectados en RHIC, y también puede ayudar a los científicos a explorar una de las preguntas más importantes de la ciencia: por qué el universo hoy consiste principalmente de materia ordinaria prácticamente sin encontrar antimateria.
"El Big Bang: el comienzo de la materia y la antimateria producidas por el universo en cantidades iguales. Pero ese no es el mundo que vemos hoy. La antimateria es extremadamente rara. ¡Es un gran misterio!", Dijo Aihong Tang, un físico de Brookhaven involucrado enel análisis, que utilizó datos recopilados por el detector STAR de RHIC. "Aunque este rompecabezas se conoce desde hace décadas y han surgido pequeñas pistas, sigue siendo uno de los grandes desafíos de la ciencia. Cualquier cosa que aprendamos sobre la naturaleza de la antimateria puede contribuir potencialmente a resolvereste rompecabezas "
RHIC es el lugar perfecto para estudiar la antimateria porque es uno de los pocos lugares en la Tierra que es capaz de crear el material evasivo en cantidades abundantes. Lo hace golpeando los núcleos de átomos pesados como el oro en casi todosvelocidad de la luz. Estas colisiones producen condiciones muy similares a las que llenaron el universo microsegundos después del Big Bang, con temperaturas 250,000 veces más altas que el centro del sol en una mota del tamaño de un solo núcleo atómico. Toda esa energía se acumuló en talun espacio pequeño crea un plasma de bloques de construcción fundamentales de la materia, quarks y gluones, y miles de partículas nuevas de materia y antimateria en cantidades iguales.
"Estamos aprovechando la capacidad de producir grandes cantidades de antimateria para poder realizar este estudio", dijo Tang.
La colaboración STAR tiene experiencia previa en la detección y el estudio de formas raras de antimateria, incluidas las partículas anti-alfa, los núcleos antimateria más grandes jamás creados en un laboratorio, cada uno formado por dos antiprotones y dos antineutrones. Esos experimentos les dieron una idea de cómolos antiprotones interactúan dentro de estos objetos compuestos más grandes. Pero en ese caso, "la fuerza entre los antiprotones es una convolución de las interacciones con todas las otras partículas", dijo Tang. "Queríamos estudiar la interacción simple de los antiprotones no unidos para obtener un 'vista más limpia de esta fuerza "
Para hacer eso, buscaron en los datos de la ESTRELLA de colisiones de oro-oro pares de antiprotones que estaban lo suficientemente cerca como para interactuar cuando emergieron de la bola de fuego de la colisión original.
"Vemos que salen muchos protones, los componentes básicos de los átomos convencionales, y vemos un número casi igual de antiprotones", dijo Zhengqiao Zhang, un estudiante graduado en el grupo del Profesor Yu-Gang Ma del Instituto de Aplicación de ShanghaiFísica de la Academia de Ciencias de China, que trabaja bajo la guía de Tang cuando está en Brookhaven. "Los antiprotones se parecen a los protones familiares, pero debido a que son antimateria, tienen una carga negativa en lugar de positiva, por lo que se curvan en sentido contrario.el campo magnético del detector "
"Al observar a los que golpean entre sí en el detector, podemos medir las correlaciones en ciertas propiedades que nos dan una idea de la fuerza entre pares de antiprotones, incluida su fuerza y el rango sobre el que actúa", agregó.
Los científicos descubrieron que la fuerza entre los pares de antiprotones es atractiva, al igual que la fuerza nuclear fuerte que mantiene unidos a los átomos ordinarios. Teniendo en cuenta que ya habían descubierto estados unidos de antiprotones y antineutrones, esos núcleos de antimateria, esto no fue tan sorprendenteCuando los antiprotones están muy juntos, la interacción de fuerza fuerte supera la tendencia de las partículas cargadas negativamente similares a repelerse entre sí de la misma manera que permite que los protones cargados positivamente se unan entre sí dentro del núcleo de los átomos ordinarios.
De hecho, las mediciones no muestran diferencias entre la materia y la antimateria en la forma en que se comporta la fuerza fuerte. Es decir, dentro de la precisión de estas mediciones, la materia y la antimateria parecen ser perfectamente simétricas. Eso significa, al menos con la precisiónlos científicos pudieron lograrlo, no parece haber una peculiaridad asimétrica de la fuerza fuerte que puede explicar la existencia continua de materia en el universo y la escasez de antimateria en la actualidad.
Pero los científicos señalan que no sabríamos eso si no hubieran hecho estos experimentos.
"Hay muchas formas de evaluar la asimetría de la materia / antimateria, y hay pruebas más precisas, pero además de la precisión, es importante probarlo de maneras cualitativamente diferentes. Este experimento fue una prueba cualitativamente nueva", dijo Richard Lednický, un científico de STAR del Instituto Conjunto de Investigación Nuclear, Dubna, y el Instituto de Física, Academia Checa de Ciencias, Praga.
"La implementación exitosa de la técnica utilizada en este análisis abre una posibilidad emocionante para explorar detalles de la fuerte interacción entre otras especies de partículas abundantemente producidas", dijo, y señaló que RHIC y el Gran Colisionador de Hadrones LHC son ideales paraEstas medidas, que son difíciles de evaluar por otros medios.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Brookhaven . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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