Un equipo de físicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) informó el descubrimiento de tres partículas exóticas a la vez. Se trata de un extraño pentaquark, un tetraquark doblemente cargado abiertamente encantado y también su compañero neutral. Los nuevos resultados son de alta significación estadística y fueron publicados en el sitio web del LHC.
En la actualidad, los físicos conocen seis quarks con diferentes “sabores”: arriba (u), abajo (d), extraño (s), encantado (c), fondo (b) y cima (t). Los dos últimos de la lista a menudo se denominan quarks inferior y superior. Junto con sus antipartículas, forman los doce elementos básicos a partir de los cuales se compone la materia de los quarks en la naturaleza.
Las combinaciones más complejas de quarks se consideran exóticas. Todas estas fueron predichas al mismo tiempo que apareció la teoría de los quarks. Sin embargo, tales partículas comenzaron a detectarse hace no mucho tiempo gracias a la construcción del LHC.
El esfuerzo del colisionador de partículas vio de manera confiable el primer tetraquark en abril de 2014 y el pentaquark en 2015. En total, se descubrieron 66 nuevos hadrones en el LHC, de los cuales 59 se debieron a LHCb.
El descubrimiento
Ahora, físicos del LHCb informaron que pudieron detectar 3 nuevas partículas a la vez: un extraño pentaquark, un tetraquark doblemente cargado y su compañero neutral. El pentaquark se manifestó en las desintegraciones del mesón B cargado negativamente. Consiste en un quark encantado y un antiquark encantado, así como quarks arriba, abajo y uno extraño. Es el primer pentaquark que contiene un quark extraño.
El hallazgo tiene una enorme importancia estadística de 15 desviaciones estándar. Esto supera con creces las 5 desviaciones estándar requeridas para reclamar la observación de una partícula en la física de partículas. La masa y el ancho del nuevo pentaquark resultaron ser 4338,2±0,7±0,4 y 7,0±1,2±1,3 MeV, respectivamente.
Los físicos vieron dos tetraquarks Tacs0(2900)++ y Tacs0(2900)0 en el análisis combinado de las desintegraciones de otros mesones B. La primera partícula es un tetraquark doblemente cargado abiertamente encantado, que consta de un quark encantado, un antiquark extraño, un quark arriba y un antiquark abajo. Su compañero neutral se diferencia de él en los dos últimos quarks: un antiquark arriba y un quark abajo.
Zoológico de partículas 2.0
Los nuevos tetraquarks, observados con una significación estadística de 6,5 y 8 desviaciones estándar, representan la primera observación de un par de tetraquarks. Las masas y anchuras de ambos tetraquarks se determinan como 2,908±0,011±0,02 y 0,136±0,023±0,011 gigaelectronvoltios, respectivamente.
“Cuantos más análisis realizamos, más tipos de hadrones exóticos encontramos”, dice Niels Tuning, coordinador de física del LHCb. “Estamos presenciando un período de descubrimiento similar a la década de 1950, cuando comenzó a develarse un ‘zoológico de partículas’ de hadrones. Estamos creando un ‘zoológico de partículas 2.0’”, añadió.
En este momento, los físicos están discutiendo sobre la interpretación de los tetra y pentaquarks. Algunos los consideran un sistema de quarks estrechamente relacionados. Pero otros sugieren que las partículas exóticas son un análogo de las moléculas que consisten en mesones o bariones individuales.
