Todavía no se ha resuelto el misterio del espín del protón: los gluones aportan menos del 5%

Por Francisco R. Villatoro, el 26 junio, 2009. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science ✎ 3

Dibujo20090626_spin_nucleon_proton_problem_3_quarks_multiple_gluons

El protón está formado por tres quarks de valencia (uud), dos quarks up y uno down. El espín del protón debería ser 1/2 ya que los correspondientes a los quarks suman 1/2-1/2+1/2. Sin embargo, los experimentos de dispersión inelástica profunda indican que no es así. Más aún, los 3 quarks sólo aportan el 20-30% del espín total del protón. En realidad, el protón está formado por un «mar» de gluones y pares quark-antiquark virtuales. La interpretación teórica de los experimentos más recientes en el RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider en Brookhaven, EEUU) indican que los gluones aportan muy poco al espín del protón, el 3-5% del total. ¿De qué depende el espín del protón? Nadie lo sabe realmente. Los cálculos teóricos mediante métodos numéricos son casi imposibles y los experimentos en el RHIC no tienen energía suficiente todavía. La hipótesis más barajada entre los especialistas es que dependen del momento angular orbital conjunto de quarks y gluones. Según los especialistas faltan muchos años para que podamos determinar experimentalmente esta contribución. Curioso lo mucho que sabemos de unas cosas y lo poco de otras.

Ya nos hablaron de este problema Madhusree Mukerjee, «Origen del espín del protón,» Investigación y Ciencia, Mayo 1994, y Schäfer Rith, «The Mystery of Nucleon Spin,» en Scientific American, July 1999. Que los gluones no lo explican apareció a finales del año pasado en muchos medios, como en Saeko Okada, «Gluons don’t explain the spin surprise,» en relación al artículo técnico De Florian, D., Sassot, R., Stratmann, M., Vogelsang, W. «Global analysis of helicity parton densities and their uncertainties,» Physical Review Letters 101: 072001, 2008, y el más reciente Daniel de Florian, «Next-to-leading order QCD corrections to hadron+jet production in pp collisions at RHIC,» Physical Review D 79: 114014, 15 June 2009.

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=vAt_qLCDQkI]

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=1GbeT_Ey6vc]

RHIC animations and multimedia.

PS: Los interesados en detalles técnicos pero físicos en general pueden consultar el artículo de Steven D. Bass, «The proton spin puzzle: where are we today?,» Mod. Phys. Lett. A 24: 1087-1101, 2009 (ArXiv, Submitted on 28 May 2009). «The proton spin puzzle has challenged our understanding of QCD for the last 20 years. The proton spin puzzle seems to be telling us about the interplay of valence quarks with the complex vacuum structure of QCD.» [Visto en The Gauge Connection]. La entrada «PHENIX says gluons are not all the story,» también será de vuestro interés.



3 Comentarios

  1. Los que disfruten de la libertad intelectual de sondear propuestas fuera del modelo estandar pueden echar una ojeada al siguiente artículo:

    Structural and dynamical significance of the proton g-factor
    http://personales.ya.com/sardin/articles/proton%20g-factor.pdf

    Las bases del modelo relacionado están expuestas en este otro artículo:

    Fundamentals of the Orbital Model of Elementary Particles
    http://arxiv.org/ftp/hep-ph/papers/0102/0102268.pdf

    También pueden ver el siguiente clip:
    http://www.youtube.com/user/gsardin

  2. G. SARDIN

    LE ESCRIBO DESDE YUCATAN PARA PEDIRLE LAS REFERENCIAS DE SUS ARTÍCULOS EN ESPAÑOL; PORQUE DE POR SI SON ARGUMENTOS Y ENSEÑANZAS DIFICILES DE ENTENDER LEYENDO EN ESPAÑOL.
    ESTOY MUY IMPRESIONADO Y AGRADECIDO POR LO POCO QUE HE PODIDO CAPTAR , Y LE SUPLICO ME AYUDE A SABER MAS.

    ATTE ARQ GABRIEL MANZANILLA NAIM

  3. p.d. ENVIO ESTE PARA RECIBIR SUS AMABLES COMENTARIOS VIA E-MAIL , PERO DE HABER POSIBILIDAD DE ESTABLECER UNA COMUNICACION MAS PERSONAL POR FAVOR HAGAMELO SABER.

    g:m:n:

Deja un comentario