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Ciencia & Tec

Científicos observan nuevas incorporaciones al “zoológico de partículas 2.0”


El hallazgo tiene una enorme significación estadística de 15 desviaciones estándar, mucho más allá de las 5 desviaciones estándar que se requieren para reclamar la observación de una partícula en la física de partículas.

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El experimento LHCb en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha observado tres partículas nunca antes vistas: un nuevo ‘pentaquark’ y el primer par de ‘tetraquarks’, que incluye nuevo tipo de tetraquark.

Los hallazgos, presentados en un seminario del CERN, agregan tres nuevos miembros exóticos a la creciente lista de nuevos hadrones encontrados en el LHC. Ayudarán a los físicos a comprender mejor cómo se unen los quarks en estas partículas compuestas.

Los quarks son partículas elementales y vienen en seis tipos, o ‘sabores’: arriba, abajo, encanto, extraño, parte superior y parte inferior. Por lo general, se combinan en grupos de dos y tres para formar hadrones, como los protones y los neutrones que forman los núcleos atómicos. Más raramente, sin embargo, también pueden combinarse en partículas de cuatro y cinco quarks, o “tetraquarks” y “pentaquarks”.

Estos hadrones exóticos fueron predichos por los teóricos al mismo tiempo que los hadrones convencionales, hace unas seis décadas, pero solo recientemente, en los últimos 20 años, han sido observados por LHCb y otros experimentos.

La mayoría de los hadrones exóticos descubiertos en las últimas dos décadas son tetraquarks o pentaquarks que contienen un quark encanto y un antiquark encanto, siendo los dos o tres quarks restantes un quark arriba, abajo o extraño o sus antiquarks. Pero en los últimos dos años, LHCb ha descubierto diferentes tipos de hadrones exóticos. Hace dos años, la colaboración descubrió un tetraquark compuesto por dos quarks encanto y dos antiquarks encanto, y dos tetraquarks de “encanto abierto” que consisten en un antiquark encanto, un quark arriba, un quark abajo y un antiquark extraño. Y el año pasado encontró la primera instancia de un tetraquark de “doble encanto abierto” con dos quarks encanto y un antiquark arriba y abajo. Encanto abierto significa que la partícula contiene un quark encanto sin un antiquark equivalente.

Los descubrimientos anunciados este 5 de julio por la colaboración LHCb incluyen nuevos tipos de hadrones exóticos. El primer tipo, observado en un análisis de “desintegraciones” de mesones B cargados negativamente, es un pentaquark compuesto por un quark encanto y un antiquark encanto y un quark arriba, abajo y un quark extraño. Es el primer pentaquark que contiene un quark extraño.

El hallazgo tiene una enorme significación estadística de 15 desviaciones estándar, mucho más allá de las 5 desviaciones estándar que se requieren para reclamar la observación de una partícula en la física de partículas.

El segundo tipo es un tetraquark doblemente cargado eléctricamente. Es un tetraquark de encanto abierto compuesto por un quark de encanto, un antiquark extraño, un quark arriba y un antiquark abajo, y se detectó junto con su contraparte neutra en un análisis conjunto de desintegraciones de mesones B neutrales y cargados positivamente. Los nuevos tetraquarks, observados con una significación estadística de 6,5 (partículas doblemente cargadas) y 8 (partículas neutras) desviaciones estándar, representan la primera vez que se observa un par de tetraquarks.

“Cuantos más análisis realizamos, más tipos de hadrones exóticos encontramos”, dice en un comunicado Niels Tuning, coordinador de física del LHCb. “Estamos presenciando un período de descubrimiento similar a la década de 1950, cuando comenzó a descubrirse un ‘zoológico de partículas’ de hadrones y, en última instancia, condujo al modelo de quark de hadrones convencionales en la década de 1960. Estamos creando un ‘zoológico de partículas 2.0′”.

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Agencias
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