Investigadores de la Universidad de Granada han llevado a cabo la determinación más precisa que existe hasta ahora de la fuerza nuclear. Fruto del trabajo de una tesis doctoral realizada por el estudiante mexicano Rodrigo Navarro, se han recopilado y analizado más de 8.000 datos experimentales de dispersión entre neutrones y protones, medidos entre 1950 y 2013 en aceleradores de partículas de todo el mundo.

La investigación se realizó íntegramente en la Universidad de Granada Rodrigo Navarro y los dos directores de la tesis, Enrique Ruiz Arriola y José Enrique Amaro, físicos del grupo de investigación Hadrónica del Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear e Instituto Carlos I de Física Teórica y Computacional.

Para José Enrique Amaro, “se llevan haciendo experimentos desde los años 50 en aceleradores de protones. Esos 8.000 datos están disponibles y lo se ha hecho es volver a analizarlos incluyendo datos más recientes que no se habían incluido hasta ahora. El último análisis data de los años 90. Hemos reanalizado y actualizado todo y elaborado una nueva determinación de la fuerza nuclear que hasta ahora es la mejor que existe”.

Esta investigación tiene aplicaciones en física nuclear y astrofísica ya que “en este último campo los modelos de estrellas, que es donde hay reacciones nucleares, requieren hacer cálculos muy precisos de la probabilidad de formación de los elementos de las mismas, lo que se llama nucleosíntesis. Y es que para calcular eso hace falta conocer la fuerza nuclear”.

“La importancia de nuestra investigación reside en que no sólo hemos obtenido el potencial nuclear, sino también su error estadístico teórico”, explica el profesor de la Universidad de Granada. El origen del error teórico reside en el error experimental acumulado, ignorado hasta ahora. Conociendo dicho error se puede estudiar cómo se propaga estadísticamente el mismo a la energía. Este tema está en auge, y de hecho se va a celebrar un congreso sobre estudios estadísticos en física teórica al que ha sido invitado este grupo de investigación. “Esto permite establecer límites en la precisión con que se puede conocer empíricamente la interacción fuerte, ya que los datos experimentales están sujetos a un error. Dichos errores limitan la precisión con la que las teorías físicas actuales pueden describir los núcleos atómicos”, señala Amaro.

El nuevo potencial granulado descubierto en la Universidad de Granada facilitará el estudio de las propiedades de la interacción fuerte, como la independencia de carga de las fuerzas nucleares. Tal y como señala uno de los directores de la tesis, “la independencia de carga significa que la fuerza entre protones y neutrones es la misma que entre protones y protones, no depende de la carga porque es la fuerza fuerte, valga la redundancia. Esto está comprobado aunque no es del todo exacto porque hay una pequeña diferencia que seguimos estudiando para determinarla”.

Este trabajo ha sido publicado recientemente en la revista Physical Review que edita la Sociedad de Física Estadounidense, pero no ha sido el único artículo al que ha dado lugar la investigación. En conjunto son más de una diez los publicados en revistas especializadas, además de presentar su estudio a una decena de congresos internacionales ya que está teniendo gran repercusión fuera de nuestras fronteras.

Como curiosidad, el profesor José Enrique Amaro ha creado un par de aplicaciones para móvil. Una de ellas se llama Handroica, una app que permite ajustar con el teléfono en tiempo real una versión simplificada de la fuerza nuclear y calcular la energía del núcleo de Helio-4 y de la materia nuclear. La otra es NN Provider, que contiene una versión de la base de datos experimentales neutrón-protón y protón-protón, que se puede consultar off line pues va embebida dentro de la aplicación y permite sacar listados exportados en ficheros de texto con varios formatos.