Nuevos indicios sobre las interacciones fuertes

Las colisiones de hadrones de alta energía proporcionan un caudal de información para la física nuclear y de las partículas. Más allá de permitir ahondar en el conocimiento de los nucleones y las estructuras internas de los núcleos atómicos, permiten estudiar también las interacciones fuertes entre quarks y gluones. La teoría de campo que describe las interacciones de esas partículas elementales —que generan hadrones como el protón, el neutrón y el pión— es la denominada cromodinámica cuántica (CDC). Las colisiones de hadrones de alta energía son también herramientas inestimables en la búsqueda de una física de las partículas que trascienda el Modelo Estándar.


El objetivo primario del proyecto «Resummation of higher orders in QCD perturbation theory» (RESUQCD), financiado por la UE, ha sido avanzar en el desarrollo de las técnicas de sumación CDC en todos los órdenes para observables específicas, lo cual ha permitido aportar predicciones teóricas de vanguardia. En particular, en el ámbito del proyecto RESUQCD se ha investigado la sumación de correcciones logarítmicas de secciones transversales de dispersión dura en CDC perturbativa.


Cabe esperar que los hallazgos de este proyecto otorguen un mayor control de las predicciones teóricas en relación con un gran número de secciones transversales en la física de alta energía, desde experimentos con blanco fijo a colisionadores de alta energía. Las labores del proyecto serán beneficiosas para otros experimentos en física de alta energía y de las partículas actualmente en curso por todo el mundo, como COMPASS (Ginebra, Suiza) HERMES (Hamburgo, Alemania) o RHIC (Brookhaven, Estados Unidos). Su principal objetivo es proporcionar datos nuevos sobre la estructura interna de los nucleones. Ello solamente se puede conseguir comparando los datos con las predicciones teóricas relativas a la cinemática de cada experimento.


Los científicos que participan en los proyectos COMPASS y HERMES han empleado las asimetrías de espín en el proceso de fusión fotón-gluón para explorar la distribución de gluones en función del espín dentro del nucleón. En ambos experimentos de blanco fijo, los efectos de sumación de umbrales CDC resultan significativos. En el ámbito del proyecto RESUQCD se ha derivado la sumación de logaritmos de umbral en todos los órdenes para el proceso de fotoproducción gamma con momento transversal elevado.


Dentro del proyecto RESUQCD también se han estudiado varias reacciones CDC puras, centrándose principalmente en su fenomenología. En particular, los científicos han investigado la producción de chorros de partículas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), donde se pueden utilizar los cálculos de sumación para predecir el tamaño de los términos de mayor orden de las series perturbativas. En el LHC también se han logrado analizar las distribuciones de partones y helicidad y se han determinado las dependencias angulares de varias distribuciones de momentos transversales, lo cual aporta perspectivas únicas sobre la dinámica de los gluones.


Los estudios de sumación realizados en el ámbito del proyecto RESUQCD proporcionan una visión más profunda de la estructura CDC perturbativa en órdenes superiores y ahondan así en la comprensión de las interacciones fuertes.