Parece el comienzo de un acertijo de física muy malo: soy una partícula que realmente no lo es; Desaparezco antes de que pueda ser detectado, pero se puede ver. Rompo tu comprensión de la física pero no reviso tu conocimiento. ¿Quién soy?
Es un odderon, una partícula que es aún más extraña de lo que sugiere su nombre, y puede haber sido detectada recientemente en el Gran Colisionador de Hadrones, el destructor de átomos más poderoso, donde las partículas se comprimen a casi la velocidad de la luz alrededor de 17 millas de largo ( 27 kilómetros) suenan cerca de Ginebra en Suiza.
Es complicado
En primer lugar, el odderon no es realmente una partícula. Lo que pensamos que las partículas suelen ser muy estables: electrones, protones, quarks, neutrinos, etc. Puedes sostener un montón de ellos en tu mano y llevarlos contigo. Diablos, tu mano está literalmente hecha de ellos. Y su mano no se desvanecerá en el aire en el corto plazo, por lo que probablemente podamos suponer con seguridad que sus partículas fundamentales están a largo plazo.
Hay otras partículas que no duran mucho pero que aún se llaman partículas. A pesar de su corta vida, siguen siendo partículas. Son libres, independientes y pueden vivir solos, separados de cualquier interacción; esas son las características de una partícula real.
Y luego está la llamada cuasipartícula, que está solo un paso por encima de no ser una partícula en absoluto. Las cuasipartículas no son exactamente partículas, pero tampoco son exactamente ficción. Es solo ... complicado.
Como en, literalmente complicado. En particular, las interacciones de partículas a velocidades súper altas se complican. Cuando dos protones chocan entre sí a casi la velocidad de la luz, no es como si dos bolas de billar se rompieran juntas. Es más como dos gotas de medusas tambaleándose entre sí, volviéndose las tripas y reorganizando todo antes de que vuelvan a ser medusas al salir.
Sentirse cuasi
En todo este complicado desorden, a veces aparecen patrones extraños. Pequeñas partículas aparecen y desaparecen en un abrir y cerrar de ojos, solo para ser seguidas por otra partícula fugaz, y otra. Algunas veces estos destellos de partículas aparecen en una secuencia o patrón particular. A veces, ni siquiera son destellos de partículas, sino simplemente vibraciones en la sopa de la mezcla de la colisión, vibraciones que sugieren la presencia de una partícula transitoria.
Es aquí donde los físicos se enfrentan a un dilema matemático. Pueden intentar describir completamente todo el desorden complicado que conduce a estos patrones efervescentes, o pueden pretender, solo por conveniencia, que estos patrones son "partículas" por derecho propio, pero con propiedades extrañas, como masas negativas. y giros que cambian con el tiempo.
Los físicos eligen la última opción, y así nace la cuasipartícula. Las cuasipartículas son patrones breves y efervescentes u ondas de energía que aparecen en medio de una colisión de partículas de alta energía. Pero dado que se necesita mucho trabajo de campo para describir completamente esa situación matemáticamente, los físicos toman algunos atajos y fingen que estos patrones son sus propias partículas. Se hace solo para hacer que las matemáticas sean más fáciles de manejar. Entonces, las cuasipartículas se tratan como partículas, aunque definitivamente no lo son.
Es como fingir que las bromas de tu tío son realmente divertidas. Él es cuasifunny por pura conveniencia.
Igualando las probabilidades
Un tipo particular de cuasipartícula se llama odderón, que se prevé que exista en la década de 1970. Se cree que aparece cuando un número impar de quarks, partículas adolescentes que son los componentes básicos de la materia, aparecen y desaparecen brevemente durante las colisiones de protones y antiprotones. Si los odderons están presentes en este escenario aplastante, habrá una ligera diferencia en las secciones transversales (jerga de la física sobre la facilidad con que una partícula golpea a otra) de colisiones entre partículas consigo mismas y con sus antipartículas.
Entonces, si golpeamos un montón de protones juntos, por ejemplo, podemos calcular una sección transversal para esa interacción. Entonces, podemos repetir este ejercicio para colisiones protón-antiprotón. En un mundo sin odderones, estas dos secciones transversales deberían ser idénticas. Pero los odderones cambian la imagen: estos breves patrones que llamamos odderones aparecen más favorablemente en las colisiones entre partículas que en las colisiones antipartícula, lo que modificará ligeramente las secciones transversales.
El problema es que se prevé que esta diferencia sea muy, muy pequeña, por lo que necesitaría una tonelada de eventos o colisiones, antes de poder reclamar una detección.
Ahora, si tan solo tuviéramos un colisionador de partículas gigantes que aplastara regularmente protones y antiprotones, y lo hiciera a tan altas energías y tan a menudo que pudiéramos obtener estadísticas confiables. Ah, cierto: nosotros, el Gran Colisionador de Hadrones.
En un artículo reciente, publicado el 26 de marzo en el servidor de preimpresión arXiv, la colaboración TOTEM (en las divertidas siglas jerga de física de alta energía, TOTEM significa "sección transversal TOT, dispersión elástica y medición de disociación por difracción en el LHC") informó diferencias significativas entre las secciones transversales de los protones que aplastan a otros protones versus los protones que se estrellan contra los antiprotones. Y la única forma de explicar la diferencia es resucitar esta idea de décadas del odderon. Puede haber otras explicaciones para los datos (en otras palabras, otras formas de partículas exóticas), pero los odderones, por extraño que parezca, parecen ser el mejor candidato.
¿TOTEM descubrió algo nuevo y original sobre el universo? Sin lugar a duda. ¿TOTEM descubrió una partícula nueva? No, porque los odderones son cuasipartículas, no partículas por derecho propio. ¿Todavía nos ayuda a superar los límites de la física conocida? Sin lugar a duda. ¿Rompe la física conocida? No, porque se predice que los odderons existen dentro de nuestra comprensión actual.
¿Te parece todo un poco extraño?
Paul M. Sutter es astrofísico en La universidad de estado de Ohio, gran cantidad de Pregúntale a un astronauta y Radio espacialy autor de Tu lugar en el universo.
