En física, el confinamiento de partículas es un fenómeno tan importante que el Clay Mathematics Institute incluso ha prometido un premio de un millón de dólares a cualquiera que pueda dar una explicación científica convincente y exhaustiva desde un punto de vista matemático. Por ejemplo, los quarksestán confinados en pares o en tres por la interacción fuerte, la fuerza que mantiene unidos los núcleos de los átomos, formando neutrones y protones. Un estudio reciente en SISSA agrega un nuevo capítulo a lo que sabemos sobre el confinamiento. Utilizando un método relativamente simple,se ha demostrado cómo determinar si, en un sistema con características ferromagnéticas, las "partículas" emergentes están sujetas a confinamiento. El estudio fue publicado en Física de la naturaleza .
La interacción fuerte es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la física, la más intensa de las cuales es la que mantiene unido el núcleo de un átomo. "Podemos decir que esta fuerza es la razón por la que existimos, ya que sin ella ninguna de lasExistirían elementos que nos componen ", bromea Pasquale Calabrese, físico teórico de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados SISSA en Trieste, quien coordinó el nuevo estudio. Esta fuerte interacción hace que los quarks permanezcan" confinados "para que sea imposibleobsérvelos aislados en condiciones normales en la naturaleza. "Es como si estas partículas fundamentales estuvieran unidas por resortes: cuanto más las separas, más intentan acercarse entre sí", dice Calabrese. "De hecho, este fenómenono solo existe para partículas elementales, como en el ejemplo de los quarks, sino también en modelos de física estadística y materia condensada, que fueron el tema del estudio que realizamos en colaboración con la Universidad de Budapest ".
En su investigación, Calabrese y sus colegas, incluido el investigador de SISSA Mario Collura, formularon una predicción para el comportamiento de un sistema ferromagnético alejado de su equilibrio termodinámico. "Hasta ahora estos sistemas habían sido investigados en un estado de equilibrio, pero lo hicimosNo sé qué pasaría si nos alejáramos de él ", dice el científico.
El sistema estudiado por Calabrese es una "cadena de rotación" en un estado ferromagnético. La "rotación" es como un imán microscópico y puede representarse con una flecha. Cuando las vueltas de un material están alineadas es decir, todas las flechasapunte en la misma dirección el material está en un estado ferromagnético o un imán macroscópico
Manchas que se extienden, conos y matraces
"Para simplificar, podemos imaginar el sistema en equilibrio como una gran cantidad de flechas que apuntan todas en la misma dirección. Cuando esto se perturba, aplicando un campo magnético, por ejemplo, algunas flechas girarán. En este caso decimosque las "partículas" se crean ", dice Calabrese." En un sistema normal sin confinamiento, estas áreas con flechas invertidas tienden a expandirse espacialmente de manera indefinida, un poco como una mancha de vino tinto en una toalla de papel. El gráfico que muestraesta expansión espacial en el tiempo es un cono, técnicamente llamado 'cono de luz' "
Sin embargo, si las partículas en el sistema están confinadas, entonces las cosas son diferentes ". En realidad, lo que llamamos partículas en este caso son las paredes que delimitan las áreas con flechas invertidas, los bordes de las 'manchas'. Cuanto másalejarse, cuanto más se atraigan entre sí. Esto significa que la mancha no se expandirá como lo haría en el sistema normal, sino que, después de cierto tiempo, comenzará a contraerse ". El gráfico en este caso ya no es un cono."Se parece más a un matraz, que se ensancha al principio y luego se estrecha".
"Si en el sistema, ya sea virtual o real, el gráfico que representa 'correlaciones' las flechas en la misma dirección adquiere una forma de matraz en lugar de un cono, entonces sabemos que las partículas están confinadas. Estofacilita la verificación de la presencia de confinamiento ", dice Calabrese.
El estudio de Calabrese y sus colegas es completamente teórico, por lo que es casi una excepción para una revista que normalmente publica investigación experimental o teórica / experimental ". Esto nos lleva a pensar que el modelo que propusimos se consideró prometedor para la investigación en este campo, incluyendoestudios experimentales. En muchos casos es difícil detectar el confinamiento. De esta manera, para estos materiales, es mucho más simple. Estamos trabajando arduamente para asegurarnos de que este fenómeno pueda observarse experimentalmente en un futuro próximo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sissa Medialab . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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