Aparece en el CERN una extraña partícula nunca vista hasta ahora

La nueva partícula subatómica está formada por cuatro quarks pesados, algo con lo que los físicos nunca se habían encontrado hasta ahora

Un equipo de investigadores del proyecto LHCb, uno de los cuatro grandes detectores del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), acaba de anunciar el hallazgo de una extraña partícula compuesta por cuatro quarks "encanto" y nunca observada hasta ahora. El descubrimiento fue presentado durante un reciente seminario en el propio CERN y descrito en un artículo que aparece en el servidor de prepublicaciones ArXiv. Los investigadores creen que se trata de la primera de una clase de partículas totalmente nueva y desconocida hasta la fecha.

El hallazgo ayudará a comprender mejor los quarks, que son los componentes fundamentales de toda la materia. Los quarks, en efecto, se unen para formar otras partículas, los hadrones, entre las que se incluyen los protones y los neutrones. El nuevo descubrimiento servirá a los científicos para comprender mejor las formas en que los quarks se unen para dar forma a la realidad que nos rodea.

Por el momento, se conocen seis tipos de quarks diferentes, que los científicos han clasificado por sus "sabores": quark fondo, quark abajo, quark arriba, quark cima, quark extraño y quark encanto. Las combinaciones entre quarks de varios sabores dan como resultado las diferentes partículas que constituyen la materia.

Generalmente, los quarks se combinan en grupos de dos y de tres para formar hadrones. Durante décadas, sin embargo, los teóricos han predicho la existencia de hadrones formados por cuatro y cinco quarks (tetraquarks y pentaquarks) y durante los últimos años varios experimentos, entre los que se incluye el LHCb, han confirmado la existencia de varios de estos hadrones exóticos.

Esta clase de extrañas partículas hechas de combinaciones poco corrientes de quarks son un auténtico regalo para los investigadores, que ponen a prueba en ellas las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza: electromagnetismo, gravedad, interacción fuerte (responsable de la cohesión de los núcleos atómicos) e interacción débil (responsable de la radiactividad). En especial, un conocimiento detallado de la interacción fuerte resulta esencial para determinar si los procesos nuevos e inesperados, como esta partícula, forman parte de la física estándar o si, por el contrario, son el atisbo de una física completamente nueva, algo que los científicos buscan desesperadamente.

"Las partículas formadas por cuatro quarks ya resultan exóticas -explica Giovanni Passaleva, portavoz saliente del LHCb-. Y la que acabamos de descubrir es la primera formada por cuatro quarks pesados del mismo tipo, concretamente dos quark encanto y dos antiquarks encanto. Hasta ahora, el LHCb y otros experimentos solo habían observado tetraquarks con dos quarks pesados como máximo y ninguno con más de dos quarks del mismo tipo".

Para Chris Perkes, de la Universidad de Manchester y portavoz entrante de la colaboración LHCb, "el descubrimiento de hoy abre un capítulo emocionante en este libro científico, permitiéndonos estudiar nuestras teorías sobre las partículas que forman la materia en un caso extremo. Esta nueva partícula es un caso extremo: un hadrón exótico, que contiene cuatro quarks en lugar de los dos o tres habituales, y el primero que contiene quarks pesados. Estudiar un sistema extremo como este permite a los científicos poner a prueba la resistencia de nuestras teorías. A través del estudio de esta partícula, y con la esperanza de descubrir más partículas de esta clase en el futuro, probaremos nuestra teoría de cómo se combinan los quarks, que también gobierna a los protones y los neutrones".

El equipo del LHCb encontró el nuevo tetraquark utilizando la técnica de buscar un exceso de eventos de colisión en el acelerador, un "pico" sobre el fondo liso de eventos. Examinando los conjuntos de datos del LHCb obtenidos durante sus dos etapas de actividad, entre 2009 y 2013 y entre 2015 y 2018, los investigadores detectaron un aumento en la distribución de masa de partículas que era consistente con un quark encanto y un antiquark encanto.

El pico detectado tiene una significación estadística superior a cinco sigma, el umbral de certeza a partir del cual se puede anunciar oficialmente el descubrimiento de una nueva partícula, y corresponde a una masa en la que se ha predicho la existencia de partículas compuestas por cuatro quarks encanto.

A pesar de todo, igual que sucede con otros descubrimientos de tetraquarks, aún no está del todo claro si la nueva partícula es realmente un "nuevo tetraquark", es decir, un sistema de cuatro quarks estrechamente unidos, o si por el contrario se trata de dos partículas formadas por dos quarks cada una y unidas de forma más débil, en una estructura similar a la de una molécula.

Si estamos ante el primer caso, podríamos estar a las puertas de una Nueva Física, más allá de todo lo conocido.

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