El Gran Colisionador de Hadrones revela el misterio de la materia frágil

Investigadores del CERN han hecho un descubrimiento significativo sobre la formación de partículas frágiles como los deuterones y sus gemelos de antimateria. En colisiones realizadas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que alcanzan temperaturas más de 100,000 veces superiores a las del núcleo del Sol, se ha esclarecido cómo estas partículas pueden existir en condiciones tan extremas.

Durante años, los científicos se preguntaron cómo los deuterones, que consisten en un protón y un neutrón, podían sobrevivir en un entorno donde la energía es tan intensa que debería desintegrarlos casi instantáneamente. Sin embargo, los experimentos mostraron que aproximadamente el 90 por ciento de los (anti)deuterones observados se forman a partir de un proceso que ocurre después de la colisión inicial, cuando la temperatura comienza a descender.

La clave de este fenómeno radica en la descomposición de estados de partículas de alta energía y corta duración, conocidos como resonancias. Cuando estas resonancias se descomponen, liberan los protones y neutrones necesarios para formar los deuterones. Este proceso también explica la producción de antideuterones, que son partículas de antimateria.

La profesora Laura Fabbietti, física de partículas de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) y miembro del ORIGINS Cluster of Excellence, destacó la importancia de este hallazgo: "Nuestro resultado es un paso importante hacia una mejor comprensión de la 'interacción fuerte', la fuerza fundamental que une protones y neutrones en el núcleo atómico. Las mediciones demuestran claramente que los núcleos ligeros no se forman en la etapa caliente inicial de la colisión, sino más tarde, cuando las condiciones se han enfriado y calmado".

El doctor Maximilian Mahlein, investigador en la misma institución, agregó que estos hallazgos tienen implicaciones más amplias. "Este descubrimiento es significativo no solo para la investigación fundamental en física nuclear. Los núcleos atómicos ligeros también se forman en el cosmos, por ejemplo, en interacciones de rayos cósmicos. Podrían incluso proporcionar pistas sobre la aún misteriosa materia oscura".

CERN, el mayor centro de investigación en física de partículas del mundo, se encuentra cerca de Ginebra, en la frontera entre Suiza y Francia. En su interior, el LHC, un acelerador de partículas de 27 kilómetros de longitud, recrea condiciones similares a las que existieron poco después del Big Bang, permitiendo a los científicos estudiar la materia en su nivel más básico y poner a prueba las leyes fundamentales de la naturaleza.

Uno de los experimentos clave del LHC es ALICE (A Large Ion Collider Experiment), que se centra en comprender la interacción fuerte que mantiene unidos a los núcleos atómicos. ALICE actúa como una enorme cámara capaz de rastrear y reconstruir hasta 2000 partículas producidas en una sola colisión, con el objetivo de recrear los momentos más tempranos del universo y aprender cómo una mezcla caliente de quarks y gluones formó eventualmente núcleos atómicos estables y, en última instancia, toda la materia.

El ORIGINS Cluster of Excellence investiga cómo se formaron el universo y sus estructuras, desde galaxias y estrellas hasta planetas y los componentes básicos de la vida. Su investigación sigue el camino desde las partículas más pequeñas en el universo temprano hasta el desarrollo de sistemas biológicos, incluyendo la búsqueda de entornos que podrían albergar vida más allá de la Tierra y una comprensión más profunda de la materia oscura.