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“Para parámetros de impacto b grandes, entendiendo este parámetro como la distancia de interacción entre la partícula que choca contra otra partícula objetivo, actualmente se usa una escala de saturación que no cumple con el teorema de Froissart. Es decir, este modelo que se ha vendido en el mercado de la física de alta energía no cumple los primeros principios de la cromodinámica cuántica”, propone el investigador postdoctoral del Laboratorio DataScience, Dr. Michael Roa.
Estudiando los procesos difractivos y de dispersión – cuyo ejemplo más común podemos apreciar en el sistema solar –, el físico nuclear adscrito a la Facultad de Ingeniería está desarrollando su proyecto Fondecyt Postdoctoral N° 3230699, “Color glass condensate (CGC) in the new era of high luminosity advanced experiments”, dedicado al uso de datos emitidos por aceleradores de partículas del mundo como CERN, Large Hadron Collider y Tevatron, entre otros, con el fin de investigar modelos para predecir procesos inclusivos y exclusivos de altas energías en electrones (o positrones) y protones.
Consultado respecto a la motivación de esta investigación, señala que “hoy día no comprendemos con exactitud qué pasó en el Big Bang. Conocemos lo que ocurrió 300.000 años después, así que modelamos para conocer lo que ocurrió antes de esta fecha para entender cómo se formaron los protones. En ese sentido, el Large Hadron Collider, la máquina más grande creada en la humanidad, tiene todas las características para acercarnos a las temperaturas del Bing Bang, por lo tanto, si nosotros comprendemos la estructura del protón, podríamos comprender qué sucedió en esta explosión de una millonésima de segundo”.
Por este motivo, ha desarrollado un modelo matemático que cumple con los principios básicos de la cromodinámica cuántica, el teorema de Froissart y utiliza una escala de saturación proporcional al decaimiento de la función exponencial para resolver la ecuación no lineal Balitsky-Kovchegov, ofreciendo nuevas perspectivas para entender la dinámica de los procesos difractivos y presentando un marco más completo para interpretar los resultados experimentales, así como da cuenta el reciente artículo “CGC and saturation approach: Impact-parameter dependent model of perturbative QCD and combined HERA data”, publicado junto a José Garrido (USM) y Miguel Guevara (UPLA) en Physical Review D, D 110 074006, visualizable y descargable aquí.
“Uno de los principales desafíos en la teoría de dispersión de alta energía es encontrar una descripción confiable de la evolución no lineal de los procesos de dispersión”, señala el texto, “[y aunque] el enfoque líder de CGC provee un marco de trabajo, predice una dependencia energética para la amplitud de dispersión y el momento de saturación que conduce a un crecimiento a altas energías. Este comportamiento de crecimiento contradice los datos experimentales existentes [y por lo tanto, el nuevo modelo de dipolo propuesto] tiene el potencial de proporcionar una descripción más precisa de la evolución no lineal, lo que llevaría a una mejor concordancia con los datos de HERA”.
En ese sentido, desarrollaron una metodología que incluyó dos perspectivas. Primero, hacer uso de una solución analítica de la ecuación de evolución no lineal que consigue un buen ajuste del parámetro que controla el comportamiento de la energía de la escala de saturación, y segundo, proponer el correcto comportamiento del parámetro de impacto para ser confrontados con datos experimentales provenientes de HERA. Para ello, configuraron estas herramientas con el formalismo del enfoque CGC y extrajeron los parámetros que permiten modelar la evolución para diferentes energías de la amplitud de dispersión. Finalmente, predijeron varios observables con gran nivel de precisión objetivados con el cálculo estadístico chi cuadrado para todos los observables descritos en las predicciones.
Por último, respecto a la proyección de este trabajo, sostiene “el proyecto tiene dos perspectivas que trato de clarificar. Permítame explicar esto un poco con detalle. Entendamos dos tipos de colisiones: i) entre un electrón-protón y ii) entre un protón-protón. Pues bien, nuestro sentido común nos señala que en ambas colisiones está involucrado el protón, por lo tanto la modelación de ambos procesos no debería diferir. Sin embargo, si difieren.
En esta sencilla división se abstraen dos tipos de choques: i) el primero lo llamamos diluido-denso, mientras que el segundo lo denominamos ii) denso-denso. El primero tratado bajo el enfoque de CGC, el segundo tratado bajo el enfoque del cálculo del Pomeron. En base a esto, tenemos un enfoque perturbativo para el primero, que resolvemos usando la conocida ecuación Balistky-Kovchegov. El segundo, de origen no perturbativo, será resuelto mediante un modelo que propondremos.
Actualmente no existe ecuación de evolución para este caso y es un esfuerzo constante en el que seguimos trabajando para encontrarla. La proyección de este trabajo es utilizar nuestra reciente publicación como base para predecir procesos no perturbativos en colisiones protón-protón. Nuestro país tiene una limitada producción científica en este campo, el cual es una de las áreas más urgentes a nivel de la física elemental en altas energías para comprender la estructura y detallar como emerge todo el universo visible. Nuestra investigación aspira a trascender y a formar capital humano que fortalezca el desarrollo de la física nuclear nacional en altas energías”.