Basado en simulaciones complejas de cromodinámica cuántica realizadas con la computadora K, una de las computadoras más poderosas del mundo, la Colaboración HAL QCD, compuesta por científicos del Centro RIKEN Nishina para la Ciencia basada en el Acelerador y la Teoría Interdisciplinaria y Teórica Interdisciplinaria RIKENEl programa de Ciencias Matemáticas iTHEMS, junto con colegas de varias universidades, ha predicho un nuevo tipo de "dibaryon", una partícula que contiene seis quarks en lugar de los tres habituales. Estudiar cómo se forman estos elementos podría ayudar a los científicos a comprender las interaccionesentre partículas elementales en entornos extremos como el interior de las estrellas de neutrones o los primeros momentos del universo después del Big Bang.
Las partículas conocidas como "bariones", principalmente protones y neutrones, se componen de tres quarks unidos fuertemente, con su carga dependiendo del "color" de los quarks que los componen. Un dibaryon es esencialmente un sistema con dosbariones. Hay un dibario conocido en la naturaleza: el deuterón, un núcleo de deuterio o hidrógeno pesado que contiene un protón y un neutrón que están muy unidos. Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo si podría haber otros tipos de dibaryones. A pesar de las búsquedas, no se ha encontrado ningún otro dibaryon.
El grupo, en trabajos publicados en Cartas de revisión física , ahora ha utilizado poderosas herramientas teóricas y computacionales para predecir la existencia de un dibaryon "muy extraño", compuesto por dos "bariones Omega" que contienen tres quarks extraños cada uno. Lo llamaron "di-Omega". El grupo tambiénsugirió una forma de buscar estas partículas extrañas a través de experimentos con colisiones de iones pesados planificadas en Europa y Japón.
El hallazgo fue posible gracias a una combinación fortuita de tres elementos: mejores métodos para hacer cálculos QCD, mejores algoritmos de simulación y supercomputadoras más potentes.
El primer elemento esencial fue un nuevo marco teórico llamado "método HAL QCD dependiente del tiempo": permite a los investigadores extraer la fuerza que actúa entre bariones del gran volumen de datos numéricos obtenidos usando la computadora K.
El segundo elemento era un nuevo método computacional, el algoritmo de contracción unificado, que permite un cálculo mucho más eficiente de un sistema con una gran cantidad de quarks.
El tercer elemento fue el advenimiento de las supercomputadoras poderosas. Según Shinya Gongyo del Centro RIKEN Nishina, "Tuvimos mucha suerte de haber podido usar la computadora K para realizar los cálculos. Permitió cálculos rápidos con una gran cantidad devariables. Aún así, nos llevó casi tres años llegar a nuestra conclusión sobre el di-Omega ".
Hablando sobre el futuro, Tetsuo Hatsuda de RIKEN iTHEMS dice: "Creemos que estas partículas especiales podrían generarse por los experimentos utilizando colisiones de iones pesados que están planificadas en Europa y en Japón, y esperamos trabajar con colegas allí para experimentar experimentalmentedescubra el primer sistema dibaryon fuera del deuterón. Este trabajo podría darnos pistas para comprender la interacción entre barones extraños llamados hiperones y comprender cómo, en condiciones extremas como las que se encuentran en las estrellas de neutrones, la materia normal puede pasar a lo que se llama hiperónicomateria: compuesta de protones, neutrones y partículas de quarks extrañas llamadas hiperones, y eventualmente quark materia compuesta de quarks arriba, abajo y extraños ".
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Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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