Este dijous, 9 d’abril, la prestigiosa revista Nature publica la determinació més precisa fins a la data de la constant d’acoblament fort, el paràmetre que governa les interaccions entre quarks i gluons —components fonamentals de la matèria nuclear—. L’estudi, fruit d’una col·laboració europea, compta amb la participació d’Alberto Ramos, investigador de l’Institut de Física Corpuscular (IFIC), centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques i la Universitat de València.

El resultat duplica la precisió de totes les mesuraments experimentals prèvies combinades, establint el valor de referència més exacte d’este paràmetre del Model Estàndard. Esta millora permetrà caracteritzar amb major precisió la interacció entre quarks, amb implicacions directes tant per a la física teòrica com per a la interpretació de dades del Gran Col·lisionador d’Hadrons (LHC) en el CERN. Al seu torn, impactarà en els estudis de precisió del bosó de Higgs i en les recerques de física més enllà del Model Estàndard.

La interacció forta

La interacció forta és una de les quatre forces fonamentals de la natura, junt amb l’electromagnetisme, la gravetat i la interacció feble. Així com les partícules amb càrrega elèctrica intercanvien fotons i s’atrauen o es repel·leixen mitjançant l’electromagnetisme, els quarks —que posseïxen un tipus de 'càrrega' anomenada color— intercanvien gluons i interaccionen d’acord amb les lleis de la interacció forta. La constant d’acoblament fort mesura la intensitat d’esta interacció; és un paràmetre fonamental del Model Estàndard i resulta essencial per a interpretar els resultats experimentals del LHC, on els protons que col·lisionen estan precisament compostos per quarks units mitjançant esta interacció.

Esta força es comporta d’una manera extraordinària: a diferència de les altres, la seua intensitat augmenta amb la distància. Esta propietat obliga els quarks a romandre agrupats en estats de càrrega de color neutra —protons, neutrons i altres partícules compostes—, impossibilitant la seua observació aïllada. Este fenomen, anomenat confinament, dificulta no sols l’estudi de les interaccions entre quarks, sinó també la determinació precisa de la constant d’acoblament fort, ja que requerix modelar com queden atrapats dins de les partícules compostes.

Experiments com ATLAS i CMS en el LHC poden estimar el valor de la constant, però la seua precisió es veu limitada per les incerteses dels models de confinament. Ara, l’estudi publicat en Nature ha superat este obstacle mitjançant simulacions numèriques de les interaccions fortes, assolint una precisió sense precedents.

Supercomputació i nous mètodes

L’èxit combina supercomputació massiva amb tècniques teòriques desenvolupades específicament per a este càlcul. Esta sinergia entre potència computacional i refinament teòric ha permés determinar la interacció fonamental entre quarks amb una enorme exactitud.

«La nostra investigació —indica Alberto Ramos— dels últims anys s’ha centrat a desenvolupar nous mètodes específicament dissenyats per a resoldre este tipus de problemes de manera numèrica. Només ara, després d’emprar ingents quantitats de càlcul, hem pogut confirmar que estos mètodes superen amb escreix les tècniques convencionals».

El resultat, dos vegades més precís que tots els resultats experimentals combinats, servirà per a analitzar les dades del LHC amb un nou nivell de precisió i posar a prova el Model Estàndard de física de partícules.

La publicació

Nature està considerada una de les revistes científiques més prestigioses del món. Rebutja aproximadament el 95% dels articles que rep i el seu factor d’impacte és dels més elevats, junt amb el de Science. La física de partícules teòrica rarament apareix entre les seues pàgines, cosa que dona mostra de la importància d’este resultat. No obstant això, no és la primera vegada que l’IFIC aconseguix publicar en la revista: l’any passat va participar en el descobriment del neutrí més energètic mai observat —l’anomenat «neutrinàs»—, una fita que va ocupar la portada de la revista.

Alberto Ramos destaca que esta publicació representa «la culminació de molts anys de desenvolupament de noves tècniques analítiques, de codis i d’execució de projectes en supercomputadors. Esta publicació confirma que els resultats obtinguts tindran implicacions més enllà del nostre camp teòric i posseïxen el potencial d’impactar la física experimental d’altes energies».

Enllaç a la publicació en Nature: https://www.nature.com/articles/s41586-026-10339-4