Ilustración dun tetraquark composto por dous quarks 'charm' ou
Ilustración dun tetraquark composto por dous quarks 'charm' ou "encantados" e dous antiquarks encantados, detectado por primeira vez pola colaboración científica LHCb. Foto: CERN.

Científicos galegos, no achado dun novo tipo de tetraquark no CERN

A colaboración LHCb, na que participa o Instituto de Física de Altas Enerxías de Santiago, describe a primeira observación desta partícula exótica

Os científicos do experimento LHCb do CERN, entre Suíza e Francia, no que participan  investigadores do Instituto Galego de Física de Altas Enerxías-IGFAE (centro no que participan USC e Xunta) conseguiron observar un tipo de partícula composto por catro quarks nunca antes visto. O descubrimento, presentado nun recente seminario deste famoso laboratorio de partículas e descrito hoxe nun artigo publicado no servidor arXiv, é probable que sexa o primeiro dunha clase de partículas previamente non descuberta.

O achado axudará aos físicos para entender mellor as formas complexas nas que os quarks agrúpanse formando partículas compostas como os protóns e neutróns que se achan no núcleo do átomo.

O tetraquark

Os quarks combínanse entre si en grupos de dous ou tres para formar as partículas chamadas hadróns. Durante décadas, con todo, a física teórica predixo a existencia de hadróns formados por catro e por cinco quarks descritos, respectivamente, como tetraquarks e pentaquarks.

Nos últimos anos, varios experimentos como LHCb confirmaron a existencia de varios hadrones exóticos. Estas partículas feitas de combinacións inusuais de quarks son un laboratorio perfecto para estudar unha das catro forzas fundamentais da natureza, a forza forte que mantén unidos a protóns e neutróns no núcleo atómico que forma a materia. Coñecer mellor esta interacción é tamén esencial para determinar se un proceso novo, inesperado, é un sinal de nova física ou só física estándar.

“As partículas formadas por catro quarks son, de seu exóticas, pero a que acabamos de descubrir é a primeira formada por catro quarks pesados do mesmo tipo, concretamente dous quarks charm e dous antiquarks charm”, revela o portavoz da colaboración LHCb, Giovanni Passaleva, próximo a deixar o cargo. “Ata o de agora, LHCb e outros experimentos só observaran tetraquarks con dous quarks pesados como moito, e ningún con máis de dous quarks do mesmo tipo”.

“Estas partículas pesadas exóticas proporcionan casos extremos e teoricamente bastante simples cos que probar modelos que logo se poden utilizar para explicar a natureza das partículas de materia ordinaria, como protóns ou neutróns. Por tanto, é moi emocionante velos aparecer en colisións no LHC por primeira vez”, explica o próximo portavoz de LHCb, Chris Parkes.

Procura do ‘bump’

O equipo de LHCb atopou o novo tetraquark usando a técnica de buscar un exceso nas colisións coñecido como ‘bump’, sobre o fondo de eventos. Oculto nos datos do primeiro e segundo ciclo de funcionamento ou run do Gran Colisionador de Hadróns (LHC), entre os anos 2009-2013 e 2015-2018, respectivamente, os investigadores detectaron un exceso (bump) na distribución de masa de pares de partículas J/ψ, que consisten nun quark charm e un antiquark charm.

Foto de familia da colaboración LHCb do CERN.
Foto de familia da colaboración LHCb do CERN.

Este exceso ten unha significación estatística de máis de cinco sigma, o limiar para partir do cal se considera un descubrimento dunha nova partícula, e corresponde a unha masa acorde coa predita para partículas compostas por catro quarks.

Do mesmo xeito que con anteriores descubrimentos de tetraquarks, non está completamente claro se a nova partícula é un verdadeiro tetraquark, isto é, un sistema de catro quarks estreitamente ligados entre si, ou un par de dúas partículas formadas por dúas quarks ligadas debilmente, como a estrutura dunha molécula. En calquera caso, o novo tetraquark axudará aos físicos teóricos a probar modelos de cromodinámica cuántica (QCD), a teoría da forza forte.

Segundo recolle a Axencia SINC, Fernando Martínez Vidal, catedrático da Universidade de Valencia e investigador do Instituto de Física Corpuscular no experimento LHCb, di que “a explicación máis plausible do novo estado atopado, que chamamos X(6900), é que sexa un tetraquark con dous quarks e dous antiquarks, todos charm. Iso é precisamente o que o fai particular xa que sería o primeiro que pertencería ás dúas categorías, quark-antiquark e quark-quark”.

Podería ser tamén un obxecto compacto no que os catro quarks están interaccionando directamente, mentres no caso do resto de tetraquarks e pentaquarks segue a cuestión aberta sobre se en realidade son estados moleculares. Interpretalo e entender ben a súa natureza necesitará máis estudos e datos, pero o pico de sinal e o seu signatura na rexión de alto momento transverso son claras”, explica Martínez Vidal, que forma parte do comité de publicacións da colaboración LHCb.


Referencia: Observation of structure in the J/ψ-pair mass spectrum.

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.