La física de los factores de forma gravitacional del protón: una nueva perspectiva

En los últimos dos décadas, se ha logrado un progreso significativo en el campo de la comprensión de la física de los factores de forma gravitacional del protón, dentro del marco de la cromodinámica cuántica, gracias a la teoría y a los experimentos. Un nuevo estudio publicado en la revista Reviews of Modern Physics ofrece una visión general de este progreso, presenta descubrimientos sobre las propiedades físicas descubiertas durante el estudio de los factores de forma gravitacional y discute su interpretación en el contexto de las propiedades mecánicas del protón.

Los experimentos realizados en Jefferson Lab han desempeñado un papel importante en este progreso al proporcionar datos valiosos sobre las propiedades mecánicas del protón. Uno de los descubrimientos fue comprender el entorno en el que existen los componentes del protón, es decir, los quarks. Los protones están compuestos por tres quarks que están unidos por la fuerza fuerte. Se ha demostrado que extraer un quark de un protón requeriría una fuerza superior a las cuatro toneladas.

Sin embargo, las leyes de la física no permiten la separación de un quark individual del protón debido a una propiedad de los quarks llamada color. Hay tres colores que se mezclan dentro del protón, lo que hace que parezca incoloro desde el exterior, lo cual es una condición necesaria para su existencia en el espacio. El intento de separar un quark coloreado del protón resulta en la creación de un par quark-antiquark incoloro, conocido como mesón, a expensas de la energía suministrada en el intento de separación del quark.

La investigación realizada en Jefferson Lab también ha proporcionado datos sobre otras propiedades mecánicas del protón, como su distribución de masa, momento y estrés de corte. Este es otro paso adelante en la comprensión de este bloque fundamental de la materia.

Los descubrimientos realizados hasta ahora se han logrado combinando predicciones de hace medio siglo con experimentos utilizando dispositivos avanzados como el Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). A través de la tecnología de aceleradores y las mediciones de las interacciones electrón-protón, se ha obtenido datos sobre cómo la gravedad interactúa con las partículas subatómicas, incluido el protón.

Este descubrimiento abre nuevas posibilidades para estudiar la mecánica del protón y los procesos relacionados. Ofrece esperanza para el desarrollo de teorías y experimentos que profundizarán aún más en los misterios del microcosmos.

Fuente: V.D. Burkert et al. 2023. Colloquium: Gravitational form factors of the proton. Rev. Mod. Phys 95 (4): 041002; doi: 10.1103/RevModPhys.95.041002