Los quarks que se fusionan pueden producir 10 veces la energía de fusión nuclear

El descubrimiento de la TAU, que confirmó la predicción teórica, ha provocado muchas reacciones en la comunidad científica mundial.

Imagen del concepto de un átomo y electrones. (Foto: INGIMAGE)

Investigadores de la Universidad de Tel Aviv (TAU) y la Universidad de Chicago han demostrado que se puede producir una gran cantidad de energía, 10 veces más que la fusión nuclear, al fusionar partículas elementales llamadas quarks. El estudio, considerado como un «avance», acaba de publicarse en la revista Nature junto con un editorial especial sobre los hallazgos israelíes.

La investigación fue llevada a cabo por el profesor de física de la TAU Marek Karliner, en cooperación con el profesor Jonathan L. Rosner de la Universidad de Chicago. Los investigadores calcularon la cantidad de energía que podría generarse mediante la fusión de diferentes tipos de quarks y descubrieron que podría ser 10 veces mayor que la energía generada por la fusión nuclear.

Quarks son los bloques de construcción más básicos de la materia en el universo. La mayor parte de la materia que vemos a nuestro alrededor está hecha de protones y neutrones, que están compuestos de quarks. Tienen la característica inusual de tener una carga eléctrica fraccionaria, a diferencia del protón y el electrón, que tienen cargas de +1 y -1. Hay seis tipos de quarks, pero los físicos generalmente se refieren a ellos en términos de tres pares: arriba/abajo, encanto/extraño y encima/debajo. Los quarks se unen para formar partículas compuestas llamadas hadrones. Los más estables son protones y neutrones, los componentes de los núcleos atómicos.

«La fusión nuclear es un proceso familiar en el que los núcleos atómicos se fusionan y emiten energía», explicó Karliner de la Facultad Sackler de Ciencias Exactas de la TAU. «El proceso ocurre naturalmente en las estrellas del universo, como nuestro sol. El hombre ha aprendido a usarlo para fabricar bombas de hidrógeno. Se están haciendo intentos para utilizar este proceso para producir energía de fusión nuclear, pero estos experimentos aún no han madurado», agregó.

Los físicos se han preguntado si la fusión también es posible a partir de las partículas más pequeñas llamadas quarks. Hace unos meses, los físicos experimentales en el acelerador de partículas CERN cerca de Ginebra descubrieron un nuevo tipo de partícula llamada barión, que contiene dos quarks pesados ​​del tipo llamado «encanto» y un «quark ligero». La nueva partícula es exactamente lo mismo que lo predicho por Karliner y Rosner, quienes publicaron su teoría en la prensa científica hace tres años. El descubrimiento experimental, que confirmó la predicción teórica, ha provocado muchas reacciones en la comunidad científica mundial y se le ha dedicado mucho espacio en los últimos días en The New York Times.

Dada la masa de las partículas involucradas antes y después de la fusión, la cantidad de energía emitida se puede calcular con precisión mediante la famosa fórmula E = mc2 de Einstein, dijeron. El cálculo mostró que la cantidad de energía emitida entre dos bariones con un quark «charm» es de 12 millones de electronvoltios, similar a la emitida por la fusión nuclear entre dos isótopos pesados ​​de hidrógeno.

La medición precisa de la partícula de los dos quarks «encantadores» les permite simular por primera vez un proceso de fusión a nivel de quark y calcular sus resultados.

«Calculamos qué sucede cuando el tipo de barión descubierto en el acelerador fue creado por la fusión de dos bariones que contienen cada uno un quark ‘encanto'», concluyó Karliner. «En otras palabras, un empaquetado más eficiente de los quarks en los bariones libera energía, del mismo modo que el empaquetamiento eficiente de protones y neutrones libera energía en la fusión nuclear regular».

«Es importante enfatizar que aunque nuestros hallazgos han despertado considerable interés en la teoría, no tienen aplicación práctica», dijo Karliner. «Una fusión nuclear que ocurre en un reactor o una bomba de hidrógeno es una reacción en cadena en una masa de partículas, creando una gran cantidad de energía. Esto no es posible mediante la fusión de quarks pesados, simplemente porque la materia prima no se puede acumular en el proceso de fusión. Si pensáramos por un momento que nuestro descubrimiento tuviera alguna aplicación peligrosa, no la publicaríamos».

 

Fuente: The Jerusalem Post
Traducido: Consulado General H. de Israel en Guayaquil



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