- Anomalon es también el género tipo de la subfamilia Anomaloninae ichneumon-wasp . Ver Anomalon (género) .
En física , una anomalía es un tipo hipotético de materia nuclear que muestra una sección transversal reactiva anormalmente grande . Se notaron por primera vez en pruebas experimentales a principios de la década de 1980 como pistas cortas en emulsiones de películas o detectores de hojas de plástico conectados a aceleradores de partículas de energía media.. La dirección de las pistas demostró que eran el resultado de reacciones que tenían lugar dentro de los objetivos del acelerador, pero se detuvieron tan rápidamente en los detectores que no se pudo ofrecer una explicación obvia de su comportamiento. Siguió una avalancha de explicaciones teóricas, pero con el tiempo una serie de experimentos de seguimiento no consiguieron encontrar pruebas sólidas de las anomalías, y el estudio activo del tema terminó en gran medida a finales de la década de 1980.
Descripción
Los primeros aceleradores de partículas generalmente constaban de tres partes, el acelerador, un objetivo metálico y algún tipo de detector. Los detectores diferían según las reacciones que se estaban estudiando, pero una clase de detectores económicos y útiles consistía en un gran volumen de emulsión fotográfica, a menudo en placas individuales, que capturaría las partículas a medida que se movían por la pila. A medida que la comunidad de alta energía se trasladó a aceleradores más grandes y partículas y reacciones exóticas , se introdujeron nuevos detectores que funcionaban con principios diferentes. La técnica de la película se sigue utilizando hoy en día en determinados campos; las versiones pequeñas se pueden volar en globos, mientras que las versiones más grandes se pueden colocar en las minas, ambas con el fin de capturar rayos cósmicos raros pero de energía extremadamente alta .
A fines de la década de 1970 y principios de la de 1980, una generación de aceleradores había quedado obsoleta debido a que las máquinas más nuevas eran útiles para la investigación de vanguardia. Aún útiles para otras tareas, estas máquinas más antiguas se convirtieron en una amplia variedad de nuevos estudios. Un área de investigación particularmente activa son las colisiones entre partículas de mayor masa, en lugar de partículas fundamentales como electrones o protones . Aunque la energía total de la reacción es la misma, o menor, de lo que sería usando partículas elementales más ligeras, el uso de elementos más pesados aumenta la cantidad de productos de las reacciones, revelando reacciones de baja frecuencia que de otra manera podrían pasar desapercibidas. Los gases nobles son particularmente útiles para estos experimentos porque son fáciles de manejar, no reactivos y relativamente económicos.
Uno de esos experimentos se estaba llevando a cabo en el Bevalac en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley usando Argon 40 acelerado a 1.8 GeV y luego se estrelló contra un objetivo de cobre respaldado con un detector de emulsión nuclear. Fue aquí donde se observaron por primera vez las anomalías. Mientras estudiaba los resultados de estos experimentos, se descubrieron varias pistas muy cortas que penetraban solo una corta distancia en la emulsión. La gran mayoría de las partículas continuaron en la emulsión a distancias mucho mayores, de acuerdo con las expectativas y los resultados de todos los experimentos anteriores en la máquina. Las huellas no parecían provenir de fuentes externas como los rayos cósmicos . Se llevaron a cabo más estudios con Oxygen 16 y Iron 56, y estos experimentos también mostraron las mismas pistas cortas. [1]
Para que las partículas se detuvieran tan rápidamente dentro de la emulsión, tendrían que tener bajas energías y, por lo tanto, moverse lentamente, ser extremadamente masivas y, por lo tanto, tener alta energía pero aún moverse lentamente, o estar reaccionando con la emulsión en sí. y convirtiéndose en otras partículas. La primera posibilidad, que eran partículas de baja energía, no parecía probable dada la física del acelerador. El segundo, que eran de gran masa, se contradecía con otras mediciones que sugerían que las partículas tenían una carga de 14, como el silicio , y por lo tanto muy probablemente tendrían una masa baja. Esto dejaba solo la tercera posibilidad, que estaban reaccionando con la propia emulsión. Esto no era de ninguna manera infrecuente, estas reacciones se utilizaron como una parte integral del proceso de detección, pero lo extraño era la velocidad a la que estas reacciones tendrían que producirse. Para producir pistas tan cortas, las partículas tendrían que reaccionar mucho más rápido que nunca. Las partículas se conocieron como "anomalonas" debido a sus velocidades de reacción aparentemente anómalas. Si siguieran las mismas reglas básicas que otras materias e interactuaran con la emulsión debido a la fuerza fuerte , su componente de la fuerza fuerte era aproximadamente diez veces la fuerza de las reacciones conocidas. [2]
Siguió una serie de experimentos, intentando duplicar los resultados. Muchos de estos utilizaron un sistema de detección alternativo que utiliza láminas delgadas de plástico, y no encontraron ninguna evidencia de las anomalías. [3] Se sugirió que esto se debía a que la sección transversal de la reacción, cualquiera que fuera, era mucho mayor en los núcleos de mayor masa, que era el caso de los detectores de emulsión pero no del plástico. [4] Otros sugirieron que en realidad estaban viendo sopas de quark-gluon por primera vez. Un taller sobre el tema se llevó a cabo en LBNL en 1984.
Sin embargo, a medida que prosiguió el estudio, el número de resultados negativos siguió aumentando. [4] [5] En 1987, el interés en el tema había disminuido y la mayoría de las investigaciones en el campo terminaron. Sin embargo, algunas investigaciones continuaron y en 1998 Piyare Jain afirmó haberlas demostrado finalmente de manera concluyente, utilizando aceleradores más grandes en el Laboratorio Nacional Brookhaven y el CERN y combinándolos con un detector delgado que, según él, era clave para el problema de detectar las anomalías. [6] Más recientemente, ha afirmado que las partículas en cuestión son en realidad el axión escurridizo , que durante mucho tiempo se pensó que era parte del modelo estándar , pero que no se ha visto a pesar de décadas de búsqueda. [7]
Referencias
Notas
Bibliografía
- Christine Sutton, "Los datos de Anomalon continúan desconcertando a los físicos", New Scientist , Volumen 96, 1982, pág. 160
- H. Schulz, G. Röpke y M. Schmidt, "Una nueva fase metaestable en materia nuclear de baja densidad y el problema de anomalía", Zeitschrift für Physik A: Atoms and Nuclei , Volumen 310, Números 1-2 (marzo de 1983), págs. 139–140
- JD Stevenson, JA Musser y SW Barwick, "Evidencia contra la producción de" Anomalon "en colisiones de iones pesados de alta energía", Physical Review Letters , Volumen 52 (1984), págs. 515–517
- BF Bayman y todos, "Producción de anomalías por excitación impulsiva en colisiones relativistas de iones pesados", Physical Review Letters , volumen 53 (1984), págs. 1322-1324
- M El-Nadi et all, "Búsqueda de anomalías producidas en la emulsión nuclear por iones 1.88A GeV 40Ar", Journal of Physics G: Nuclear Physics , Volumen 13 Número 9 (septiembre de 1987), págs. 1173-1178
- KD Tolstov, "Sobre la interpretación anómala de las colisiones de 40Ar + Cu a 0,9 y 1,8 A GeV", Zeitschrift für Physik A: Hadrons and Nuclei , Volumen 333 Número 1 (marzo de 1989), págs. 79–82
- Letizia Gabaglio, "He encontrado el Anomalon" , Galileo , 14 de marzo de 1998
- "Los físicos encuentran partículas minúsculas sin carga, de masa muy baja y con una vida útil de menos de un nanosegundo", ScienceDaily , 7 de diciembre de 2006