Después de 35 años de intentos: Físicos resuelven el enigma del núcleo atómico

Estar dentro de un átomo altera la estructura interna de los protones y los neutrones respecto a la que presentan cuando vuelan libres en el espacio o en un acelerador de partículas. Esta idea ha sido durante décadas una conjetura, pero ahora la demuestran en un artículo de la revista Nature especialistas del Laboratorio Jefferson de EE.UU.

Físicos de esta renombrada institución científica, que es básicamente un acelerador, recuerdan que los nucleones (tanto protones como neutrones) están formados por tres quarks. En 1983 un proyecto de la Organización Europea para la Investigación Nuclear descubrió que la distribución de la cantidad de movimiento entre los quarks difiere en función de si forman parte de un núcleo atómico o si son independientes.

Esta diferencia se incrementa con la masa del núcleo, estableció en aquel entonces la European Muon Collaboration (EMC por sus siglas en inglés), pero la causa de ese fenómeno, denominado 'efecto EMC', ha sido un misterio durante 35 años. El equipo estadounidense sostiene que en un núcleo pesado se forman correlaciones de corto alcance entre pares de nucleones, de muy corta vida y llamados pares SRC (short-range correlated).

A medida que crece la masa atómica, se incrementa también la presencia de estos pares en el respectivo núcleo. Los científicos han obtenido las medidas más precisas hasta ahora del efecto EMC y de la abundancia de los mencionados pares. Debido a ello se ha podido descubrir la relación causa-efecto entre ambos fenómenos para los núcleos de elementos con masas atómicas superiores a 12 (que pesan más que el carbono).

Repercusiones en áreas colindantes de la física

Una implicación del nuevo estudio es que la información sobre los neutrones libres recabada en los experimentos anteriores con deuterio o sustancias más pesadas debe ser reanalizada teniendo en cuenta el efecto EMC, estimó el físico Gerald Feldman, quien acompañó el estudio del Laboratorio Jefferson con un artículo propio.

Otra consecuencia hace referencia a los experimentos actuales y futuros con los neutrinos y sus antipartículas (los antineutrinos): el nuevo dato puede ayudarnos a comprender mejor la asimetría entre la materia y la antimateria en el universo, mientras que las variaciones antes registradas y atribuidas erróneamente a algún efecto exótico provienen en realidad de la distinta composición de los quarks.

La universalidad de la nueva ley física aún deberá ser confirmada con futuros experimentos cuantitativos por medio de la cromodinámica.