Martin Hentschinski y Melina Gómez Bock- Profesores del Departamento de Actuaría, Física y Matemáticas de la UDLAP [email protected] / [email protected]
Si has estado encerrado en casa durante estos últimos días –o incluso semanas– debido a la cuarentena por el Coronavirus, quizá notaste un incremento en tu masa corporal, ¿te has preguntado de dónde viene toda esta masa?
Puede ser del conocimiento común que el incremento en nuestro peso se debe a la falta de ejercicio y a no invocar a Susana Distancia con el refrigerador. Sin embrago el origen real, el mecanismo que nos da masa, es decir, la forma en que se genera la masa de las partículas que forman los átomos que, a su vez forman moléculas y que, a su vez forman las células, que finalmente forman nuestro cuerpo, puede ser mucho menos del dominio público y mucho menos claro.
Como ya sabemos, la materia está compuesta por átomos: electrones de carga negativa girando alrededor de un núcleo de carga positiva formado por neutrones y protones. Los electrones son partículas con masas muy pequeñas: la contribución más grande a la masa del átomo se encuentra en el núcleo.
Quizá escuchaste hablar de la partícula de Higgs, la cual es el remanente del mecanismo de Higgs. Dicho mecanismo genera la masa de las partículas elementales, incluidos los electrones y los quarks. Las partículas elementales o fundamentales son los componentes últimos del átomo. Pero el mecanismo de Higgs no es el final de la historia, ya que sólo genera el 10% de la masa visible.
Un protón o un neutrón, ambos están formados de trwes quarks, el mecanismo de Higgs le da masa a cada uno de los tres quarks. Sin embargo, la masa del protón o del neutrón no es sólo la suma de la masa de los tres quarks que lo forman. Y aquí es donde surge la pregunta, ¿de dónde surge el resto de la masa? La respuesta es de los campos gluónicos. Las excitaciones del campo gluónico son los llamados «gluones».
El nombre proviene de la palabra en inglés to glue (pegar). El campo gluónico es el responsable de mantener a todas estas partículas dentro del pequeño núcleo, a pesar de que sus ingredientes tienen carga positiva, es decir, este campo es mucho más intenso que el campo electromagnético que generaría repulsión entre cargas iguales. La energía almacenada en el campo gluónico es, por lo tanto, enorme y por eso da lugar a la masa, haciendo uso de la relación de Einstein entre la masa y la energía E=mc2.
Sin embargo, aún sabemos muy poco de este campo gluónico. Para poner luz en el tema, una comunidad internacional de físicos está colaborando en la construcción de un nuevo experimento, en el Brookhaven National Laboratory (Nueva York, EE. UU.). Este experimento de gran escala colisionará electrones con núcleos atómicos. Se espera que este Colisionador Electrón-Ión (EIC, por sus siglas en inglés) incrementará significativamente el conocimiento sobre el campo gluónico, ayudándonos a encontrar respuestas asociadas con la estructura interna del protón y, finalmente, entender el origen de una gran fracción de la masa de la materia visible. Nuestro grupo de investigación en la UDLAP contribuye a estos esfuerzos generando propuestas teóricas.
Habrá que decir que entender el origen de la masa de las partículas subatómicas, no reducirá el incremento de nuestra masa en la cuarentena ni evitará este proceso, pero al menos podremos decir con mayor claridad qué es «la masa», un asunto mucho más colectivo e interesante que contribuirá al conocimiento de la humanidad.
