Científicos han logrado un avance significativo en la búsqueda de los “glueballs“, partículas exóticas compuestas enteramente de gluones. Los gluones son las partículas responsables de mantener unidas a las partículas nucleares mediante la fuerza nuclear fuerte. Aunque los glueballs son notoriamente inestables y sólo pueden ser detectados indirectamente a través de su desintegración, un nuevo enfoque teórico ha permitido identificar una resonancia conocida como “f0(1710)” que podría ser el glueball tan buscado.

La fuerza nuclear fuerte y los gluones

Los protones y neutrones, componentes fundamentales del núcleo atómico, están formados por partículas aún más pequeñas llamadas quarks. Estos quarks están unidos entre sí por la fuerza nuclear fuerte, mediada por partículas llamadas gluones. “En física de partículas, cada fuerza es mediada por un tipo especial de partícula de fuerza, y la partícula de la fuerza nuclear fuerte es el gluón”, explica el profesor Anton Rebhan.

Los Gluones y los glueballs

Los gluones son más complejos que los fotones, que median las fuerzas electromagnéticas. A diferencia de los fotones, que no tienen masa y no interactúan entre sí, los gluones sí interactúan entre ellos. Esta interacción hace posible la existencia de partículas compuestas enteramente de gluones, conocidas como glueballs. La idea de los glueballs fue propuesta por primera vez en 1972 por los físicos Murray Gell-Mann y Harald Fritsch, poco después de establecerse la teoría de los quarks y los gluones.

Desafíos en la detección de los glueballs

A pesar de varios experimentos en aceleradores de partículas, no ha habido consenso sobre la identificación de glueballs debido a su naturaleza efímera. Los glueballs deben ser identificados estudiando sus patrones de desintegración, un proceso que hasta ahora no se comprendía completamente. Modelos anteriores sugirieron dos candidatos potenciales: los mesones f0(1500) y f0(1710). Aunque inicialmente se consideró más probable que f0(1500) fuera un glueball, el f0(1710) tiene una masa más alta, lo que se ajusta mejor a las simulaciones por ordenador.

Avances recientes: Un enfoque teórico innovador

El profesor Anton Rebhan y Frederic Brünner de la Universidad Técnica de Viena han logrado avances significativos en el cálculo de la desintegración de los glueballs mediante un nuevo enfoque teórico. Este enfoque utiliza conexiones fundamentales entre teorías cuánticas que describen el comportamiento de las partículas en nuestro mundo tridimensional y ciertas teorías gravitacionales en espacios de dimensiones superiores. Esto les permite responder preguntas cuánticas utilizando herramientas de la física gravitacional.

Confirmación experimental y futuro de la Teoría

Los cálculos de Rebhan y Brünner muestran que es posible que los glueballs se desintegren predominantemente en quarks extraños, una predicción que sorprendentemente coincide con el patrón de desintegración medido para el f0(1710). Aunque las desintegraciones alternativas de los glueballs aún no se han medido, se espera que nuevos datos de experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones (CERN) y un experimento en Beijing (BESIII) proporcionen nueva información en los próximos meses. La confirmación de estas predicciones proporcionaría una fuerte evidencia de que f0(1710) es realmente un glueball, y demostraría el poder de las teorías gravitacionales en dimensiones superiores para responder preguntas en la física de partículas.

Reflexiones finales

La posible confirmación de la existencia de los glueballs ofrece una fascinante visión de las fuerzas fundamentales que gobiernan nuestro universo. Este descubrimiento no sólo avanzaría nuestro entendimiento de la física de partículas, sino que también destacaría la interconexión entre teorías cuánticas y gravitacionales. A medida que la comunidad científica espera más resultados experimentales, la emoción por desentrañar estos misterios continúa creciendo.