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Colisión de Protones Polarizados
19 de Diciembre de 2001.
 Físicos del Brookhaven National Laboratory están preparando experimentos con su nuevo acelerador de partículas para estudiar cómo obtienen los protones una de sus principales propiedades, el llamado "spin", o giro alrededor de un eje imaginario.
El "spin" es una propiedad básica de las partículas elementales, como lo puedan ser la masa o la carga eléctrica. Para estudiarla, los científicos de Brookhaven están utilizando el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), una máquina que es capaz de acelerar protones polarizados hasta el mayor nivel de energía alcanzado hasta la fecha, y hacerlos colisionar.
Podemos comparar el "spin" de una partícula con el giro de la Tierra alrededor de su eje, mientras hace lo propio rodeando al Sol. Cada protón tiene un "spin" específico, lo que ayuda a darle una propiedad magnética característica.
Los rayos de protones utilizados por el RHIC están polarizados. Esto quiere decir que uno de los rayos posee protones girando en un sentido, y el otro los tiene girando en el inverso. El RHIC es el primer acelerador del mundo que puede hacer colisionar tales rayos frente a frente, y analizar el resultado de dicha colisión.
Los científicos saben que los protones están hechos de partículas más pequeñas llamadas quarks, unidas entre sí por otras partículas denominadas gluones (que "transportan" la conocida "fuerza fuerte"). Los físicos pensaban que el "spin" de un protón es la suma del correspondiente a los tres quarks que lo componen. Pero los experimentos sugieren que éstos sólo son responsables de un 20 por ciento del "spin" del protón. ¿De dónde procede entonces el restante 80 por ciento? La respuesta más probable es que los gluones también contribuyan a él.
Para comprobarlo, los científicos han organizado sesiones de colisiones en el RHIC. Así, el uso de protones polarizados permite utilizar los quarks de un rayo para sondear las propiedades de los gluones del otro. En otras palabras, los productos que surgen de una colisión de alta energía entre un quark de un rayo y un gluón del otro (partículas subatómicas y energía) pueden revelar las propiedades del par que ha colisionado, incluyendo el "spin" del gluón. Para ello, el RHIC dispone de varios detectores.
Mantener los rayos polarizados no es tarea fácil. Cada uno pasa por cinco aceleradores, todos compuestos por imanes que pueden interferir en la polarización, ya que los protones que giran actúan a su vez como pequeños imanes. Para evitar esto, se han diseñado grupos de imanes especiales llamados "serpientes de Siberia", que hacen que la dirección del campo magnético se mueva en espiral a lo largo de la dirección del rayo.
Los científicos están ansiosos por estudiar los resultados de las colisiones, que sin duda nos revelarán una gran cantidad de información adicional sobre el mundo subatómico.
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