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\u00ab\u00bfC\u00f3mo se distribuyen la materia y la energ\u00eda?\u00bb pregunt\u00f3 Peter Schweitzer, f\u00edsico te\u00f3rico de la Universidad de Connecticut. \u00abNo lo sabemos\u00bb.<\/p>\n
Schweitzer ha pasado la mayor parte de su carrera pensando en el lado gravitacional del prot\u00f3n. Espec\u00edficamente, est\u00e1 interesado en una matriz de propiedades del prot\u00f3n llamada tensor de energ\u00eda-momento. \u00abEl tensor de energ\u00eda-momento sabe todo lo que hay que saber sobre la part\u00edcula\u00bb, dijo.<\/p>\n
En la teor\u00eda de la relatividad general de Albert Einstein, que proyecta la atracci\u00f3n gravitacional como objetos que siguen curvas en el espacio-tiempo, el tensor de energ\u00eda-momento le dice al espacio-tiempo c\u00f3mo doblarse. Describe, por ejemplo, la disposici\u00f3n de la energ\u00eda (o, equivalentemente, de la masa), fuente de la mayor parte de la torsi\u00f3n del espacio-tiempo. Tambi\u00e9n rastrea informaci\u00f3n sobre c\u00f3mo se distribuye el impulso, as\u00ed como d\u00f3nde habr\u00e1 compresi\u00f3n o expansi\u00f3n, lo que tambi\u00e9n puede curvar ligeramente el espacio-tiempo.<\/p>\n
Si pudi\u00e9ramos conocer la forma del espacio-tiempo que rodea a un prot\u00f3n, como lo descubrieron f\u00edsicos rusos y estadounidenses de forma independiente en la d\u00e9cada de 1960, podr\u00edamos inferir todas las propiedades indexadas en su tensor de energ\u00eda-momento. Entre ellos se incluyen la masa y el giro del prot\u00f3n, que ya se conocen, junto con la disposici\u00f3n de las presiones y fuerzas del prot\u00f3n, una propiedad colectiva a la que los f\u00edsicos se refieren como el \u00abt\u00e9rmino Druck\u00bb, por la palabra que significa presi\u00f3n en alem\u00e1n. Este t\u00e9rmino es \u00abtan importante como masa y esp\u00edn, y nadie sabe qu\u00e9 es\u00bb, dijo Schweitzer, aunque eso est\u00e1 empezando a cambiar.<\/p>\n
En los a\u00f1os 60, parec\u00eda como si medir el tensor de energ\u00eda-momento y calcular el t\u00e9rmino de Druck requiriera una versi\u00f3n gravitacional del experimento de dispersi\u00f3n habitual: se dispara una part\u00edcula masiva a un prot\u00f3n y se deja que los dos intercambien un gravit\u00f3n, la part\u00edcula hipot\u00e9tica. eso forma ondas gravitacionales, en lugar de un fot\u00f3n. Pero debido a la extrema debilidad de la gravedad, los f\u00edsicos esperan que la dispersi\u00f3n de gravitones ocurra 39 \u00f3rdenes de magnitud menos que la dispersi\u00f3n de fotones. Los experimentos no pueden detectar un efecto tan d\u00e9bil.<\/p>\n
\u00abRecuerdo haber le\u00eddo sobre esto cuando era estudiante\u00bb, dijo Volker Burkert, miembro del equipo del Laboratorio Jefferson. La conclusi\u00f3n fue que \u00abprobablemente nunca podremos aprender nada sobre las propiedades mec\u00e1nicas de las part\u00edculas\u00bb.<\/p>\n
Los experimentos gravitacionales todav\u00eda hoy son inimaginables. Pero una investigaci\u00f3n realizada a finales de los a\u00f1os 1990 y principios de los a\u00f1os 2000 por los f\u00edsicos Xiangdong Ji y, trabajando por separado, el fallecido Maxim Polyakov revel\u00f3 una soluci\u00f3n.<\/p>\n
El esquema general es el siguiente. Cuando disparas un electr\u00f3n ligeramente a un prot\u00f3n, normalmente entrega un fot\u00f3n a uno de los quarks y rebota. Pero en menos de uno entre mil millones de eventos sucede algo especial. El electr\u00f3n entrante env\u00eda un fot\u00f3n. Un quark lo absorbe y luego emite otro fot\u00f3n un latido despu\u00e9s. La diferencia clave es que este raro evento involucra dos fotones en lugar de uno: fotones entrantes y salientes. Los c\u00e1lculos de Ji y Polyakov demostraron que si los experimentadores pudieran recolectar el electr\u00f3n, el prot\u00f3n y el fot\u00f3n resultantes, podr\u00edan inferir de las energ\u00edas y los momentos de estas part\u00edculas lo que sucedi\u00f3 con los dos fotones. Y ese experimento de dos fotones ser\u00eda esencialmente tan informativo como el imposible experimento de dispersi\u00f3n de gravitones.<\/p>\n<\/div>\n