Científicos han descubierto un par de quarks top en una colisión entre dos átomos de plomo. Es la primera vez que se ve este par en una colisión entre núcleos atómicos.

Este hallazgo es clave porque confirma que los seis tipos de quarks ya existían justo después del Big Bang, en esa “sopa” caliente que llenaba el Universo primitivo.

Esa sopa se llama plasma de quarks y gluones. Es una mezcla donde los quarks y gluones andan libres, sin estar atrapados dentro de protones o neutrones, como ocurre normalmente.

Recrear esa sopa no es nada fácil. Los quarks viven muy poco tiempo, apenas una fracción de segundo. Y el plasma también desaparece rapidísimo, en menos de un parpadeo.

Para estudiarlo, los científicos usan colisionadores como el Gran Colisionador de Hadrones. Hacen chocar átomos pesados y analizan los restos que salen de esa explosión.

Ahí, entre los fragmentos, pueden aparecer pistas sobre cómo era el Universo justo al comenzar. Pero hay que ser muy precisos: todo pasa en una milésima de milésima de segundo.

El quark top es el más pesado de los seis tipos de quarks. Por eso es muy útil para estudiar el plasma, pero también muy difícil de atrapar: se desintegra rapidísimo.

Vive solo 10⁻²⁵ segundos, menos de lo que tarda en formarse la materia normal. Eso hace que no llegue a participar del proceso de hadronización, cuando los quarks se agrupan.

El plasma de quarks y gluones dura un poquito más, 10⁻²³ segundos. Pero aun así, los quarks top desaparecen antes, así que hay que detectarlos por lo que dejan atrás.

El equipo de ATLAS, en el CERN, no vio los quarks directamente. Los identificaron por sus restos, en un canal de decaimiento llamado “dileptónico”.

En este canal, el quark top se desintegra en un quark bottom y un bosón W. Luego, el W se convierte en un neutrino y un electrón o un muón.

Así fue como, tras analizar los datos, encontraron evidencia clara de que dos quarks top se formaron en esa colisión entre núcleos de plomo.

La señal tenía una significancia estadística de 5.03 sigma. Eso es suficiente para considerarlo un descubrimiento firme. Supera el mínimo necesario de 5 sigma.

Antes, ya se había visto este tipo de quark en una colisión entre un ion de plomo y un protón. Pero esta es la primera vez entre dos núcleos pesados.

Este descubrimiento abre la puerta a nuevos estudios sobre cómo era el Universo en sus primeros instantes, usando quarks top como herramienta.

Los científicos dicen que esto confirma que todos los sabores de quark estaban presentes justo después del Big Bang. Igual que en el plasma de esa época.

El estudio se publicará en Physical Review Letters. Y con esto, tenemos una nueva forma de mirar hacia los orígenes del Universo.