La primera imagen de un núcleo atómico, que contiene quarks y gluones

Los núcleos atómicos, compuestos de protones y neutrones, esconden en su núcleo quarks y gluones. Estos últimos, aún difíciles de estudiar, han escapado por mucho tiempo a los científicos.

A mediados del siglo XX, los físicos descubrieron que los protones y neutrones son los principales componentes de los núcleos atómicos. Pero una nueva revelación cambió todo: estas partículas están constituidas por quarks.


En la década de 1960, los investigadores comprendieron que los quarks interactúan entre ellos gracias a gluones. Este modelo, revolucionario en ese momento, seguía siendo incompleto para explicar ciertos fenómenos a baja energía. Los científicos se enfrentaron a un obstáculo: ¿cómo unificar el comportamiento de protones y neutrones a baja energía con el de quarks y gluones a alta energía? El enigma persistió hasta hace poco.

Físicos, notablemente aquellos del Instituto de Física Nuclear de Cracovia, desarrollaron un modelo que combina datos provenientes de colisiones a alta y baja energía. Este modelo finalmente explora esta frontera.

Gracias a los experimentos realizados en el LHC del CERN, analizaron los núcleos atómicos bajo alta energía, revelando la distribución interna de los quarks y gluones. Este avance permite una comprensión más precisa de las interacciones nucleares. La investigación se centró en dieciocho núcleos atómicos, desde el carbono hasta el oro. Los resultados confirmaron que la mayoría de los pares de nucleones están formados por un protón y un neutrón, especialmente en los núcleos pesados.

Las perspectivas que ofrecen estos descubrimientos podrían revolucionar la física nuclear y abrir el camino a nuevos experimentos para desvelar los secretos de la materia.

¿Qué es un quark?

Un quark es una partícula elemental que constituye los protones y neutrones dentro del núcleo atómico. Existen seis tipos (llamados "sabores"): up, down, charm, strange, top y bottom. Los quarks interactúan fuertemente entre sí gracias a los gluones, partículas que transmiten la fuerza nuclear fuerte, una de las fuerzas fundamentales de la física.

Los quarks son mantenidos juntos por los gluones, que actúan como "pegamento" invisible. Estos gluones ejercen la fuerza nuclear fuerte, la más poderosa de las fuerzas fundamentales, y permiten mantener unidos los quarks dentro de los protones y neutrones. Es esta interacción la que asegura la estabilidad de los núcleos atómicos.

El modelo de quarks y gluones es una descripción teórica que explica la estructura interna de los protones y neutrones. A alta energía, este enfoque se utiliza para estudiar cómo los quarks y gluones están distribuidos dentro de las partículas subatómicas, y cómo se comportan durante las colisiones energéticas, como las realizadas en aceleradores de partículas.