Un físico en las primeras etapas de su carrera, Felipe Ortega-Gama, ha logrado establecer una conexión matemática entre los factores de forma temporales y espaciales, lo que abre la puerta a nuevas perspectivas sobre el funcionamiento de la fuerza fuerte. Esta nueva investigación, basada en cálculos de QCD en red, vincula dos reacciones aparentemente dispares relacionadas con el pion, la partícula más ligera sometida a la interacción fuerte.
Ortega-Gama, estudiante de pregrado en el Tecnológico de Monterrey en México, tuvo la oportunidad de trabajar en el Laboratorio Nacional de Aceleradores Thomas Jefferson, bajo la supervisión de Raúl Briceño, un científico destacado en el Centro de Física Teórica y Computacional del laboratorio. Su encuentro con la cromodinámica cuántica (QCD), la teoría que describe la interacción fuerte, marcó un punto de inflexión en su carrera. Esta teoría es fundamental para entender cómo los quarks y gluones se combinan para formar protones, neutrones y otras partículas conocidas como hadrones.
La fascinación de Ortega-Gama por la QCD se intensificó al observar cómo las predicciones teóricas coincidían con las mediciones experimentales de masas de partículas. Sin embargo, a pesar de este éxito, la comunidad científica todavía no ha podido calcular toda la información posible sobre quarks, gluones y los hadrones que forman.
Interconexión en los Cálculos de QCD
Durante su doctorado en la Universidad de William & Mary, Ortega-Gama colaboró nuevamente con Briceño y con Jozef Dudek, un destacado científico del laboratorio. Esta colaboración resultó en su papel como autor principal de un cálculo de QCD en red, publicado en Physical Review D, que conecta dos reacciones que involucran pion.
Una de estas reacciones es el proceso spacelike, donde un electrón rebota contra un pion. La segunda, el proceso timelike, ocurre cuando un electrón y un positrón colisionan, se aniquilan y producen dos piones. Aunque a primera vista parecen procesos diferentes, Dudek señala que ambos están descritos por la misma física, siendo sus diagramas simplemente rotados entre sí. Ortega-Gama ha demostrado, a través de un cálculo que considera el nivel de quarks y gluones, que estas reacciones están conectadas de manera sencilla y fluida.
A pesar de que esta conexión ya había sido observada experimentalmente, ahora los físicos cuentan con la base matemática que la respalda. Ortega-Gama ha trabajado en desarrollar un formalismo matemático que permite relacionar los resultados obtenidos en cálculos numéricos limitados por la capacidad computacional con aquellos resultados de volumen infinito que se miden en experimentos.
Además, ha contribuido al cálculo de factores de forma de otros hadrones que, a diferencia del pion, son inestables bajo la interacción fuerte. Según Dudek, la habilidad de Ortega-Gama para combinar formalismos teóricos con cálculos numéricos es excepcional, lo que le ha permitido realizar aportaciones significativas en este campo.
Los logros de Ortega-Gama, que utilizan la infraestructura computacional desarrollada por la colaboración Hadron Spectrum, son el resultado de un trabajo en equipo y de conversaciones con diferentes miembros de esta comunidad científica. Actualmente, Ortega-Gama se encuentra en la Universidad de California, Berkeley, como investigador postdoctoral, donde continuará su investigación en QCD bajo la dirección de Briceño, quien ahora es profesor en la misma institución. Este avance en su carrera es un reflejo de la importancia de la investigación colaborativa y del impacto que tiene en el desarrollo profesional de los jóvenes científicos.
Más información:
Felipe G. Ortega-Gama et al, Timelike meson form factors beyond the elastic region from lattice QCD, Physical Review D (2024). DOI: 10.1103/PhysRevD.110.094505
