Gross, Politzer y Wilczek
han realizado una importante contribución teórica a la interacción fuerte.
En 1973 publicaron las teorías que este año han sido galardonadas con el
Premio Nobel. En su trabajo desarrollan una elegante teoría matemática con
la que explican cómo la intensidad de la interacción fuerte decrece cuando
las partículas están cerca y crece cuando se alejan. De acuerdo con esto las
partículas se comportan como si estuvieran unidas por una goma elástica que
"tira" de ellas cuando tratan de separarse y que apenas se nota
cuando están cerca. A corta distancia parece que las partículas
estuvieran libres. Sus autores bautizaron a esta teoría con el nombre de libertad
asintótica.
Desde 1960
se sabe que el protón y
el neutrón están formados por otras partículas más pequeñas denominadas quarks,
pero no ha sido posible aislar dichos quarks. Solamente agregados de
quarks, dos o tres, son conocidos. Así, por ejemplo, un protón está formado
por tres quarks: dos tipo u y uno tipo d. Los quarks u tienen carga + 2/3 (de
la carga del electrón) y el quark d -1/3 (observar que la suma algebraica de
la carga eléctrica da + 1, o lo que es lo mismo igual carga que el electrón,
pero positiva).
En
1965 Tomonaga, Schwinger y Feynman fueron galardonados con el premio Nobel de
Física por el desarrollo de la Electrodinámica Cuántica (QED). En los
cálculos aparece una constante, a,
llamada constante de acoplamiento cuyo valor (1/137) es bastante
más pequeño que 1, gracias a la cual se
pueden calcular con gran precisión efectos derivados de la interacción
electromagnética entre las partículas que forman el átomo.
¿Podría
conseguirse algo similar (la descripción matemática) si consideramos la
interacción existente entre los quarks (interacción nuclear fuerte)? Durante
muchos años los científicos consideraron que esto no era posible, ya que se
necesitaba considerar un valor de la constante de acoplamiento superior a la
unidad y en estas condiciones el método de cálculo desarrollado por Feynman
no podía ser utilizado.
En
junio de 1973 y en dos artículos casi seguido aparecidos en la revista
Physical Review Letters, Gross , Wilczec y Politzer asombraron al
anunciar que la constante de acoplamiento podía tener un valor negativo,
consecuencia de lo cual era que la fortaleza de la interacción aumentaba muy
rápidamente al aumentar la distancia entre las partículas. Esto significa
que si se tratan de separar dos quarks la fuerza que tiende a unirlos aumenta
exponencialmente haciendo imposible su separación física. Sin embargo,
cuando están muy juntos, la fuerza se hace tan pequeña que los quarks se
asemejan a partículas libres. Por la naturaleza de la función matemática
que describe el fenómeno bautizaron a su descubrimiento con el nombre de libertad
asintótica (asymptotic freedom). El concepto de libertad asintótica
ha sido desarrollado en la Cromodinámica Cuantica (QCD) dando resultados en
excelente acuerdo con las mediciones realizadas.
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