Físicos del CERN encuentran evidencia de tres nuevas partículas “exóticas” en el Gran Colisionador de Hadrones
“Cuantos más análisis realizamos, más tipos de hadrones exóticos encontramos”
Los físicos que observan los datos de la colaboración del LHCb (Large Hadron Collider beauty, “beauty” se refiere al quark de fondo) en Ginebra encontraron tres partículas “exóticas” nunca antes vistas, las cuales se suman a una lista cada vez mayor de partículas subatómicas que los científicos saben que forman el universo.
Las partículas recién descubiertas, descritas en un seminario el martes, incluyen un pentaquark nunca antes visto y el primer par de tetraquarks que incluye un tipo completamente nuevo de tetraquark.
Situada bajo tierra en la frontera franco-suiza cerca de Ginebra, el LHCb es uno de los cuatro grandes experimentos en el LHC (Gran Colisionador de Hadrones) en el CERN que se especializa en estudiar las pequeñas diferencias entre la materia y la antimateria mediante el estudio de los quarks.
Los quarks son partículas elementales y por lo habitual vienen en seis signos (arriba, abajo, charm, extraño, superior e inferior) y tienen varias propiedades intrínsecas, como carga eléctrica, masa y giro.
Por lo general, se combinan en grupos de dos y tres para formar hadrones, los más estables de los cuales son los protones y los neutrones que forman los núcleos de los átomos, explican científicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear, conocida como CERN.
Aún más raro, los quarks también se combinan en partículas de cuatro y cinco quarks, o “tetraquarks” y “pentaquarks” para formar hadrones “exóticos”.
Si bien estas partículas exóticas se han teorizado en el pasado, hace unos 60 años, los investigadores dicen que la colaboración del LHC y otros experimentos las han observado recientemente en los últimos 20 años.
La mayoría de los descubrimientos previos de hadrones exóticos en las últimas dos décadas fueron de tetraquarks o pentaquarks, dicen los científicos.
Las combinaciones de quarks en estos tetraquarks y pentaquarks encontrados anteriormente incluían sobre todo un quark charm y un antiquark charm, y los dos o tres restantes son un quark arriba, abajo o extraño o sus antiquarks.
Para cada signo de quark, también hay antiquarks, que son antipartículas de quarks que difieren del quark solo en algunas de sus propiedades, como la carga eléctrica, que tienen igual magnitud pero signo opuesto.
En los últimos dos años, los investigadores han descubierto un tetraquark compuesto por dos quarks charm y dos antiquarks charm, y dos tetraquarks de “open charm” que consisten en un antiquark charm, un quark up, un quark down y un antiquark strange.
“Cuantos más análisis realizamos, más tipos de hadrones exóticos encontramos. Somos testigos de un periodo de descubrimiento similar a la década de 1950, cuando comenzó a descubrirse un ‘zoológico de partículas’ de hadrones que al final condujo al modelo de quarks de hadrones convencionales en la década de 1960. Estamos creando un ‘zoológico de partículas 2.0’, declaró Niels Tuning, coordinador de física del LHCb, en un comunicado.
El año pasado, los investigadores también encontraron la primera instancia de un tetraquark de “doble open charm” con dos quarks charm y un antiquark arriba y abajo.
“Open charm significa que la partícula contiene un quark charm sin un antiquark equivalente”, explicaron los científicos.
En los últimos hallazgos, los científicos han descrito nuevos tipos de hadrones exóticos.
Uno es un pentaquark compuesto por un quark charm y un antiquark charm y un quark arriba, un down y un quark extraño, que marca el primer pentaquark que contiene un quark extraño.
Otro es un tetraquark doblemente cargado eléctricamente, que es un tetraquark de open charm compuesto por un quark charm, un antiquark extraño y un quark arriba y un antiquark abajo.
Los científicos detectaron esta partícula junto con su contraparte neutral.
“Encontrar nuevos tipos de tetraquarks y pentaquarks y medir sus propiedades ayudará a los teóricos a desarrollar un modelo unificado de hadrones exóticos, cuya naturaleza exacta se desconoce en gran medida. También ayudará a comprender mejor los hadrones convencionales”, comentó el portavoz de LHCb, Chris Parkes.