Uno de los propósitos de los laboratorios que se dedican a la física de partículas es medir con la máxima precisión posible las interacciones fundamentales que rigen el comportamiento de la naturaleza. Las cuatro fuerzas fundamentales son la gravedad, la fuerza electromagnética, la interacción nuclear débil y la interacción nuclear fuerte, conocida con frecuencia simplemente como fuerza fuerte. Con la gravedad y el electromagnetismo todos estamos en cierta medida familiarizados, pero merece la pena que repasemos brevemente cuál es el campo de acción de las otras dos fuerzas.
La interacción nuclear débil es la responsable de la radiactividad, que no es otra cosa que el proceso de origen natural que explica cómo un núcleo atómico inestable pierde energía en el intento de alcanzar un estado más estable. Os explicamos con mucho detalle este mecanismo en el artículo que hemos dedicado a la radiación ionizante. La fuerza fuerte, sin embargo, es el "pegamento" que mantiene unidos a los quarks para dar lugar a los protones, los neutrones y otros hadrones. También se responsabiliza de la cohesión y la estabilización del núcleo de los átomos.
Los físicos suelen colocar a este mismo nivel el campo de Higgs, que es otra interacción fundamental que explica cómo las partículas adquieren su masa, pero para facilitar su comprensión los textos suelen recoger como fuerzas fundamentales las cuatro que he mencionado un poco más arriba porque son de alguna manera con las que todos estamos familiarizados. Los físicos aspiran a caracterizar cada vez con más precisión estas interacciones porque es la forma más eficaz de ampliar nuestra comprensión de los mecanismos de la naturaleza. Y, precisamente, el CERN acaba de dar un paso muy importante en esta dirección.
El experimento ATLAS ha medido la fuerza fuerte con una precisión récord
Lo que han conseguido los científicos que trabajan en el experimento ATLAS del CERN no es nada fácil. No obstante, antes de meternos en harina merece la pena que repasemos brevemente en qué consiste esta máquina. ATLAS es el mayor detector construido hasta la fecha para trabajar codo con codo con un colisionador de partículas. Tiene nada menos que 46 metros de longitud y 25 metros de diámetro. Y a él le debemos algunos de los hallazgos más importantes del LHC, que es el acelerador de partículas al que está vinculado.
Hasta ahora la interacción nuclear fuerte era la que se había medido con menos precisión de las cuatro fuerzas fundamentales
El propósito de este experimento, si nos ceñimos a lo que nos dicen los científicos que lo han diseñado, es ayudarnos a entender mejor cuáles son los elementos constituyentes de la materia, qué es la materia oscura y qué son las fuerzas fundamentales de la naturaleza, entre otras preguntas esenciales. Precisamente lo que acaban de conseguir los físicos y los ingenieros que trabajan en ATLAS es entregarnos nuevo conocimiento acerca de la interacción nuclear fuerte. Hay una razón muy contundente por la que lo que han logrado es muy importante: hasta ahora esta interacción fundamental es la que se había medido con menos precisión de las cuatro. Y la estrategia que han ideado para llevar a cabo esta medida es extraordinariamente ingeniosa.
Lo que se les ha ocurrido a grandes rasgos es utilizar el bosón Z, que es junto al bosón W la partícula mediadora de la interacción nuclear débil, para determinar la intensidad de la fuerza fuerte con una incertidumbre relativa de tan solo el 0,8%. Dicho así no parece gran cosa, pero lo es. Es una medida muy importante que con toda probabilidad en adelante va a ayudar a los físicos a desentrañar con más precisión las características de esta interacción fundamental de la naturaleza.
Además, este hito ha sido posible gracias a los avances que los científicos han introducido tanto en el ámbito de la física experimental como en el de la física teórica, lo que nos invita a encarar el futuro inminente con mucho optimismo. Quién sabe, quizá esta medida se consolide como una herramienta crucial capaz de ayudarnos a derribar los muros hasta ahora extraordinariamente sólidos del modelo estándar de la física de partículas.
Imagen de portada: CERN
Más información: ATLAS Collaboration
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