Descubren una nueva partícula de “materia exótica” muy longeva

Se ha descubierto una partícula nueva y particularmente encantadora de “materia exótica”. Aunque ahora se encuentran nuevas partículas subatómicas con tanta frecuencia que es difícil para el aficionado interesado mantenerse al día, esta se distingue por tener el tiempo de descomposición más largo de cualquier materia exótica encontrada hasta ahora. Como tal, acerca a los físicos a un sueño de larga data: la producción de partículas exóticas estables (aquellas que existen fuera de la formulación original de dos y tres partículas de quarks).

Descubierta por los físicos del CERN durante el experimento de belleza del Gran Colisionador de Hadrones (LHCb), la nueva partícula Tcc + es un tetraquark, una partícula que consta de dos quarks y dos antiquarks. El nuevo descubrimiento se presentó ayer en la Conferencia de la Sociedad Europea de Física sobre Física de Altas Energías.

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El mismo nombre de los quarks proviene del hecho de que normalmente se encuentran en grupos de tres; una línea en el desalentador Finnegans Wake de James Joyce dice: “¡Tres quarks para Muster Mark!” En tríos, forman los protones y neutrones que componen casi toda nuestra masa. Más tarde aprendimos que los mesones, los portadores de la fuerza nuclear fuerte, consisten solo en un quark emparejado con un antiquark, una partícula con la masa de su quark equivalente pero con carga opuesta.

Más recientemente, el “zoológico de partículas” ha crecido para incluir tetra y pentaquarks, partículas formadas a partir de cuatro o cinco quarks / antiquarks respectivamente. Los “sabores” de los quarks / antiquarks que los componen determinan sus propiedades. Tcc + consta de dos quarks encantadores, un antiquark ascendente y uno descendente.

Los quarks y antiquarks encantadores anulan su componente de encanto, como las cargas eléctricas positivas y negativas. La presencia de dos quarks encantadores sin nada que los equilibre hace que Tcc + sea dos veces más encantador. Dejando de lado las bromas, la importancia de Tcc + proviene de lo cerca que se acerca a la estabilidad, en comparación con los tetraquarks altamente inestables creados anteriormente.

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Los tetraquarks se dividen en dos mesones. Como un elemento pesado que se fisiona en otros más ligeros, los mesones producidos de esta manera tienen una masa combinada menor que el tetraquark del que provienen; la masa “perdida” se libera como energía. Sin embargo, un artículo en el correo del CERN informa que la masa combinada de los productos de Tcc + está tan cerca de la masa de una partícula de Tcc + que solo quedan 273 keV de energía, mientras que la energía de desintegración de otros tetraquarks se mide en decenas o cientos de millones de electronvoltios. Con menos energía lista para ser liberada, el ímpetu para que un Tcc + se descomponga se reduce, extendiendo su vida.

Aunque son mucho menos masivos que los quarks superiores, los quarks encantadores tienen masas cientos de veces arriba y abajo de los quarks. Tcc + es el primer tetraquark descubierto con tal desajuste entre sus componentes quarks y antiquarks. La medición de su pequeña energía de desintegración aumenta la confianza: un tetraquark formado por dos quarks inferiores y un antiquark ascendente y descendente tendría energía de desintegración de fuerza nuclear de desintegración negativa, lo que lo hace altamente estable.

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Un tetraquark de doble fondo “Se produce raramente y está fuera del alcance de la luminosidad actual del Gran Colisionador de Hadrones”, dijo el Dr. Ivan Polyakov del experimento de belleza del LHCb al CERN Courier. Sin embargo, las próximas actualizaciones pueden cambiar esto.

Además de su condición de trampolín hacia partículas exóticas estables, Tcc + ha cautivado a sus descubridores por otras razones. La corta vida de los tetraquarks existentes nos impide estudiarlos directamente, dejándonos estudiar los mesones que producen para inferir su naturaleza. Los mesones de Tcc + son relativamente fáciles de estudiar y la baja liberación de energía facilita mediciones precisas. Estos facilitan la prueba de la precisión de los modelos teóricos de la física a un nivel subatómico.

Con información de IFL Science