Dudas sobre la medida de CLAS de la presión interior de un protón

Quizás recuerdes que el año pasado la Colaboración CLAS publicó en Nature la medida de «la presión en el interior de un protón», LCMF, 27 may 2018. Se publica ahora, también en Nature, un breve artículo (expresión de preocupación) que afirma que la interpretación de los datos fue incorrecta. Según su autor, los resultados de CLAS son compatibles con un presión nula (cero pascales) en el interior del protón, en lugar de una presión media alrededor del centro de unos 1035 pascales, muy superior a la que se alcanza en el centro de una estrella de neutrones. Para ello ha reanalizado los mismos datos con un método diferente, según él es más flexible (menos dependiente de sesgos), basado en redes de neuronas artificiales. Según los resultados del nuevo artículo se subestimaron los errores sistemáticos. En la región de interés, cerca del centro del protón, 0.1 < ξ< 0.2, las incertidumbres son comparables al resultado medido; por tanto, dicho resultado es compatible con una presión cero.

El breve artículo es Krešimir Kumerički, «Measurability of pressure inside the proton,» Nature 570: E1-E2 (05 Jun 2019), doi: 10.1038/s41586-019-1211-6. No hay respuesta por parte de la Colaboración CLAS en este número de Nature. Quizás la ofrezcan más adelante; habrá que estar al tanto.



11 Comentarios

    1. Samu, lo más destacable es que la matriz PMNS para la mezcla (oscilación) de los neutrinos de Majorana tiene tres fases que incumplen la simetría CP y la de Dirac solo una; con tres fuentes de asimetría CP parece más fácil explicar la asimetría materia-antimateria primordial que con una sola fuente.

      1. Puede que este totalmente despistado, pero creo que la respuesta que has dado francis parece tener mas que ver con el experimento NEXT que con esta entrada no es asi?

    2. Samu, con los dos escenarios te refieres, supongo a que la presión sea cero o distinta de cero. No hay tales escenarios, pues todo el mundo piensa que la presión interior de un protón es distinta de cero; lo que se critica aquí es si CLAS la ha logrado medir o no la ha logrado medir todavía.

    3. Samu:

      Hay algo extraordinariamente interesante que se puede mencionar como respuesta a tu pregunta y está justo en el método en que se estima «la presión dentro de un protón». Francis ha mencionado anteriormente (https://francis.naukas.com/2018/05/27/la-presion-en-el-interior-de-un-proton/) que el punto aquí es calcular los elementos de matriz (para cierto tensor de energía momento), si recordáis, las componentes T_11,T_22,T_33 en la diagonal de Tαβ están asociadas a la presión del protón (si pensáis en este como un «plasma»).

      Bien. El argumento semi-clásico (e intuitivo) para entender la enorme importancia física de «la presión interior del protón» es el siguiente: Si supones que no hay anomalía de traza en QCD, entonces =0 (pues la identidad de Ward dice ∂=0 y estamos suponiendo que la simetría quiral no está espontáneamente rota de manera que =v con v diferente de cero no es posible) de manera que (en las unidades apropiadas) el valor esperado de la presión es igual al valor esperado de la densidad de energía (componente T_00 de Tαβ) dentro del protón. De aquí concluyes que este tipo de medidas son (en cierta aproximación) relevantes para entender el potencial efectivo para QCD en una distribución como el protón, esto es relevante puesto que la teoría de perturbaciones no funciona para calcular las correciones al potencial 1/r (generado por el intercambio de un gluón por parte de los quarks de valencia) a cortas distancias y tomarlo del experimento es vital. A final de cuentas de esto se trata la física, no por nada los físicos pasan prácticamente toda su formación (y vida) estudiando y enseñando potenciales o la estadística de ellos.

      Advertencia: El razonamiento que ofrecí tiene muchas suposiciones, por ejemplo el protón es diferente de un plasma (es una estructura complicadísima) y en nuestro mundo existe (y es profundamente relevante para la generación de masa) la anomalía de traza en QCD. Sin embargo creo que sirve para entender que hay mucha física importante y no fácilmente asequible por medios teóricos.

      Más información sobre estos temas se puede encontrar en este extraordinario blog:

      https://francis.naukas.com/2016/12/27/canibalismo-los-gluones-enigma-la-masa-del-pion/
      https://francis.naukas.com/2017/01/03/la-distribucion-de-partones-del-proton/
      https://francisthemulenews.wordpress.com/2012/04/30/la-masa-de-un-proton-la-masa-de-sus-quarks-y-la-energia-cinetica-de-sus-gluones/

      1. Estimado Ramiro, como bien dices la estructura interior del protón es complicada y esconde fenómenos físicos fascinantes. Aún no conocemos con exactitud el mecanismo físico que produce el confinamiento de los quarks. El potencial de confinamiento entre un quark y un antiquark que mejor se ajusta a los datos experimentales es el de un potencial con forma de cilindro o cuerda (recordemos que la teoría de cuerdas surgió como un intento de explicar este fenómeno) como el que se da en cierto tipo de superconductores. Un hecho increíble es que si los monopolos magnéticos existen (cosa que en mi opinión muy pocos físicos dudan) entonces la simetría entre cargas eléctricas y cargas magnéticas permitiría intercambiar los papeles de ambos campos lo que explicaría el origen del «tubo» de confinamiento: un condensado de monopolos magnéticos se comportaría como un superconductor dual produciendo un potencial eléctrico de color entre un quark y un antiquark ¡con la forma de cilindro requerida! Ver por ejemplo https://arxiv.org/abs/hep-ph/0610365v2. En los cambios de fase primordiales (como los predichos en las teorías GUT) se producirían grandes cantidades de monopolos magnéticos. Aún no sabemos como quedó confinada el 99,999% de toda la energía de la materia en una minúscula «bola» de un fermi de radio pero seguramente casi toda la energía de nuestro cuerpo procede de las primeras transiciones de fase del Universo donde los defectos topológicos permitieron la «condensación» de la energía en núcleos atómicos. ¿No es increíble todo esto?
        Un saludo amigo Ramiro, espero leerte en más comentarios en este fantástico blog.

        1. Amigo Planck:

          Confieso. Hay muchas razones para estar pasmado por la belleza y el misterio que envuelve a la teoría de cuerdas, pero hay un aspecto que me maravilla terriblemente, como ninguna otra cosa en la vida lo hace y me gustaría revelarlo porque podría ser fuente de emoción para algún lector de Francis. Hablo del parecido tan sutil y profundo entre QCD y teoría de cuerdas; por supuesto, hay contextos en los que esto esto es cierto y preciso (como el clásico AdS(5)x S^5 / CFT (d=4)), en otros casos son ciertas hasta cierto punto (modelos duales y la prehistoria de la teoría de cuerdas) y otras «analogías» (cuerda abierta= reggeon, cuerda cerrada = pomeron), pero hasta las diferencias son extraordinarias y (humildemente) apostaría a que esto está muy el corazón de la verdadera naturaleza de la teoría.

          Un ejemplo no tan conocido de analogía QCD-Cuerdas: Para romper espontáneamente la simetría quiral en QCD, se requiere introducir al menos dos sectores de sabor para fermiones transformando como SU(Nf)xSU(Nf), el teorema de Goldstone implicará la existencia de una escala dinámicamente generada que se puede pensar como la masa de un pion de pseoudogoldstone. Son oscuras las razones de esta afirmación, pero con teoría de cuerdas son claras 😉 Si queréis estudiar cuerdas abiertas (= piones) en la teoría IIA, necesitáis por ejemplo dos estados ligados de D0 branas cuya acción es formalmente idéntica a la de un femiones de majorana (he aquí el origen análogo de los sectores de sabor en QCD), las cuerdas abiertas aparecerán con sus extremos en cada uno de los estados ligados. Otros ejercicio muy lindo es pensar en el milagro de la existencia de la teoría (aproximadamente conforme e integrable) quiral de perturbaciones en QCD 😉

          Por eso secretamente me encantan los post sobre pentaquarks, moléculas hadrónicas o «espectroscopía hadrónica». Porque es parecido a estudiar estados ligados (o resonantes) de cuerdas 😀

          Saludos y espero también verle comentando querido amigo.

          1. Muy interesante Ramiro. Es cierto que es muy difícil no identificar el «tubo de confinamiento» con una cuerda abierta y mas aun teniendo en cuenta las características «cuerdisticas» de la QCD: las trayectorias de Reedge, la amplitud de Veneciano, temperatura de Haedron, los cálculos sobre la viscosidad del plasma quark-gluon a través de AdS/CFT… quizás sean los avances en QCD los que reduzcan el abismo entre experimento y teoría de cuerdas. Hay tantas cosas por descubrir, tantos indicios, relaciones inesperadas, pruebas indirectas… La naturaleza nos muestra múltiples caras y la física moderna nos indica que estas son realmente la misma cosa. Descubrir que es realmente esta «estructura» es el gran reto. Podremos conseguirlo? Es un placer leerte Ramiro. Un saludo.

Deja un comentario

Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 6 junio, 2019
Categoría(s): ✓ Ciencia • Física • Nature • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science
Etiqueta(s): ,