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Desafiando el modelo estándar de la física

Unos científicos desarrollaron nuevas descripciones matemáticas de las interacciones entre partículas de alta energía. Su aplicación a los datos experimentales promete aportar una nueva visión de la existencia, o no, de nuevas descripciones para la física de partículas que sustituirían a un modelo de cuarenta años de antigüedad.
Desafiando el modelo estándar de la física
El modelo estándar de la física de partículas es, probablemente, la mejor descripción disponible en estos momentos de lo que conforma el Universo y cómo interactúa. Desarrollado en los años setenta, explica la mayoría de resultados experimentales y ha predicho con precisión muchos nuevos fenómenos descubiertos desde entonces. Según indica el modelo, el Universo consta de doce partículas de materia y cuatro partículas de fuerza que actúan sobre ellas.

Seis de las partículas de materia son quarks y una de las cuatro partículas de fuerza es el gluón, que actúa como "pegamento" entre ellas. Además de los quarks, los gluones también pueden interactuar entre ellos. Convencionalmente, a distancias cortas, se ha utilizado un operador matemático llamado el Langrangiano cromodinámico cuántico (QCD) para describir las interacciones gluón-gluón y gluón-quark.

Recientemente se observó un sistema gluónico que interactuaba con sí mismo en el anillo acelerador de electrones-hadrones (HERA) en Alemania, momento en el cual se hizo famosa la ecuación de Balitskii-Fadin-Kuraev-Lipatov (BFKL) por su predicción de la distribución de gluones asociada.

Los investigadores iniciaron el proyecto 'Low-x gluon distribution from the discretised BFKL equation' (LOWXGLUE), financiado por la Unión Europea, con el fin de estudiar las propiedades de la densidad de gluones en las interacciones gluón-gluón y en las interacciones gluón-quark y obtener información sobre las reacciones entre partículas de alta energía.

Los científicos descubrieron que la solución de la ecuación BFKL conecta el comportamiento a baja y extremadamente alta energía de un modo que contradice el llamado teorema de desacoplamiento. Este último, como su nombre indica, afirma que estos comportamientos están desacoplados a escalas menores que las escalas características de la nueva física, o los desarrollos teóricos necesarios para explicar las discrepancias, importantes y reconocidas, del modelo estándar.

Los investigadores de LOWXGLUE persiguieron esta línea de investigación con el fin de contribuir de forma notable a la descripción de los datos y a elucidar en qué circunstancias se podría infringir el teorema del desacoplamiento, lo cual está relacionado con la llamada frontera infrarroja.

Los resultados de LOWXGLUE pueden ser herramientas importantes de investigación de la presencia o no de nueva física más allá del ámbito del modelo estándar. El ajuste de datos experimentales como los que se obtienen en HERA con los modelos matemáticos desarrollados así, es un avance en los campos de la física de partículas y la dinámica cuántica. Proporcionar las piezas que faltan en el rompecabezas del modelo estándar, buscadas durante tanto tiempo, también es una posibilidad.

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