Ciencia y tecnología. ¿Es virtual toda la realidad?

Por: Valram.
conoce la mejor selección de noticias científicas y tecnológicas.

Confirmado: La materia no es más que fluctuaciones del vacío

La materia está construida sobre cimientos fluctuantes, oscilantes. Los físicos han confirmado que la materia, aparentemente sustancial, es en realidad nada más que fluctuaciones en el vacío cuántico.

Cada protón está hecho de tres quarks, pero las masas individuales de estos quarks sólo suman alrededor del 1% de la masa total del protón (Ilustración: Forschungszentrum Julich/Seitenplan/NASA/ESA/AURA-Caltech)

Crédito imagen: Wikipedia (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Quark_structure_proton.svg)

Los investigadores simularon la frenética actividad que sucede en el interior de los protones y los neutrones. Estas partículas, que son vacío en casi su totalidad (alrededor del 99%), proporcionan casi toda la masa de la materia ordinaria.
Cada protón (o neutrón) está hecho de tres quarks - pero las masas individuales de estos quarks sólo suman alrededor de 1% de la masa del protón. ¿Cómo se explica esto?

La teoría dice que esta es creada por la fuerza que une a los quarks, llamada fuerza nuclear fuerte. En términos cuánticos, la fuerza nuclear fuerte se forma por un campo de partículas virtuales llamadas gluones, que aparecen y desaparecen al azar. La energía de estas fluctuaciones del vacío está incluida en la masa total del protón y el neutrón.
Sin embargo, ha tomado décadas de trabajo para encontrar los números reales. La fuerza nuclear fuerte es descrita por ecuaciones de la cromodinámica cuántica, o QCD, que son demasiado difíciles de resolver en la mayoría de los casos.
Así que los físicos han desarrollado un método llamado enrejado QCD, que modela el espacio tiempo como un arreglo de red de puntos separados. Este enfoque pixelado permite que las complejidades de la fuerza nuclear fuerte puedan ser simuladas de manera aproximada por una computadora.

Cálculo Gnarly

Hasta hace poco, los cálculos del enrejado QCD se concentró en los gluones virtuales, e ignoró otro componente importante del vacío: los pares de quarks virtuales y antiquarks.

Pares quark–antiquark pueden emerger y transformar momentáneamente un protón en una partícula diferente y más exótica. De hecho, el protón, en realidad, es la suma de todas estas posibilidades existiendo al mismo tiempo.
Los quarks virtuales hacen los cálculos mucho más complejos, con la participación de una matriz de más de 10,000 billones de números, dice el miembro del equipo Stephan Dürr de la John von Neumann, Instituto de Computación en Jülich, Alemania.

"No hay una computadora en la Tierra que pueda almacenar esta gran matriz en la memoria", dijo Durr New Scientist, "por lo que deben usarse algunos trucos para su evaluación."

La hora de la verdad

Varios grupos han estado trabajando en formas de manejar estos problemas técnicos, y, hace cinco años, un equipo dirigido por Christine Davies de la Universidad de Glasgow, Reino Unido, logró calcular la masa de una partícula exótica llamada mesón B_c.

Esa partícula sólo contiene dos quarks, por lo que es más fácil de simular que el protón de tres quarks. Para hacer frente a los protones y los neutrones, el equipo de Dürr han utilizado meses en la red informática en paralelo en Jülich, que puede manejar 200 teraflops ó 200 billones de cálculos aritméticos por segundo.

Aun así, tuvieron que adaptar su código para utilizar la red de manera eficiente. "Pasamos un gran esfuerzo para asegurarnos que nuestro código haría un uso óptimo de la máquina", dice Dürr.

Sin los quarks, las simulaciones anteriores calculan mal la masa del protón, obtienen un 10%. Con ellos, Dürr obtiene una cifra del 2% del valor medido por los experimentos.

El campo de Higgs

Aunque los físicos esperan que, eventualmente, los experimentos coincidan con la teoría, lo que sería un logro importante. "Lo bueno es que se observa que pueden lograrse los experimentos", dice Davies. "Ahora sabemos que el enrejado QCD funciona, queremos hacer cálculos exactos de las propiedades de las partículas, no sólo en masa."

Esto permitirá a los físicos que hacen pruebas con la QCD, buscar efectos más allá de la física conocida. Por ahora, el cálculo de Dürr demuestra que la QCD describe, con precisión, partículas basadas en quarks, y nos dice que la mayor parte de nuestra masa viene de la efervescencia de quarks y gluones virtuales en el vacío cuántico.

Se piensa también que el campo de Higgs puede hacer una pequeña contribución, dando masa a los quarks individuales, así como a los electrones y otras partículas. El campo de Higgs también crea masa del vacío cuántico, en forma virtual, de los bosones de Higgs. Así que si el LHC (Gran Colisionador de Hadrones) confirma que el bosón de Higgs existe, significa que toda la realidad es virtual.

Fuente: It's confirmed: Matter is merely vacuum fluctuations por Stephen Battersby

Salud
Valram

Herramienta auxiliar para la traducción:
(http://www.google.com.mx/language_tools?hl=es)

Recibe en tu correo más noticias sobre avances científicos: suscríbete por e-mail, ¡es completamente gratis!