Hallan la primera prueba de que quarks y gluones se entrelazan
Un estudio publicado en Physical Review Letters encontró evidencia experimental de que las partículas que forman el protón interfieren entre sí como un sistema cuántico único, algo que la teoría predecía pero nadie había observado.
Durante décadas, la física describió al protón como una caja con dos tipos de inquilinos independientes: los quarks y los gluones, las partículas subatómicas que le dan forma. Cada una cargaba con una porción fija del momento total de la partícula, sin mezclarse con las demás. Un equipo de físicos acaba de mostrar, con datos de aceleradores de partículas, que esa imagen se quedó corta: el protón se comporta como un sistema cuántico entrelazado, con quarks y gluones interfiriendo entre sí de un modo que hasta ahora solo existía en el papel.
El trabajo, publicado en la revista Physical Review Letters, es obra de tres investigadores europeos: uno con base en Madrid, otro en un laboratorio alemán de física de partículas y un tercero en una universidad italiana. Su aporte no fue proponer una idea nueva (la interferencia cuántica entre estos componentes ya estaba prevista por la teoría) sino conseguir, por primera vez, medirla en datos reales.
Por qué la física clásica se quedaba corta
La mecánica cuántica sostiene desde hace más de cien años que partículas como los quarks y los gluones no son bolitas con una posición y un rol fijos, sino que pueden existir en superposición y comportarse como un único sistema conectado. Aplicar esa lógica al interior del protón era, hasta ahora, más una promesa teórica que un hecho comprobado: los instrumentos no tenían la sensibilidad necesaria para detectar señales tan sutiles.
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Lo que cambió es la capacidad de los aceleradores modernos para extraer, de la enorme cantidad de datos que generan, patrones que antes quedaban ocultos en el ruido. Con esa herramienta, los tres físicos identificaron una señal de interferencia que se describe con funciones de distribución distintas a las que se usaban hasta ahora para modelar el protón. En otras palabras, encontraron que la estructura interna de la partícula no se puede reducir al esquema plano que se enseñaba hasta el momento.
Una pieza del rompecabezas del espín
El hallazgo también toca un problema abierto desde hace tiempo en física de partículas: los quarks, por sí solos, solo explican entre el 4% y el 24% del giro total (el espín) del protón. El resto quedaba sin asignar. Con esta nueva evidencia, los físicos suman al cálculo el aporte del giro propio de los gluones y el del movimiento orbital de ambas partículas dentro del protón, lo que ayuda a completar ese balance que faltaba.
Aun así, los propios autores del estudio son cautos: reconocen que los datos disponibles hoy no alcanzan para determinar cuál de los modelos teóricos en competencia describe mejor cómo se reparte esa interferencia dentro del protón. El resultado abre una vía experimental nueva, pero no cierra la discusión sobre la estructura cuántica completa de la partícula que, junto al neutrón, compone el núcleo de cada átomo conocido.
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