Científicos en Estados Unidos
han descubierto una nueva familia de partículas exóticas y relacionadas, cada
una compuesta por cuatro quarks. El hallazgo, publicado en Physical Review Letters,
podría contener pistas sobre la evolución del universo, dijeron los
investigadores.
Los cuatro tetraquarks recién
descubiertos, han sido bautizados X (4140), X (4274), X (4500) y X (4700), cada
uno se componen de 2 quarks y 2 antiquarks. Sin embargo, cada una de las
partículas recién descubiertas tiene una masa diferente y diferentes
propiedades subatómicas. Se consideran una familia de tetraquarks debido a que
tienen la misma composición y disposición.
Los quarks son partículas subatómicas
elementales que construyen los protones y neutrones. Hasta hace poco se
creía que los quarks solo se agrupaban en parejas o tríos, sin embargo
recientemente se han encontrado tetra e incluso pentaquarks. La familia
tetraquark recién descubierta es aún más distinta debido a que sus miembros se
componen de tipos de quarks pesados y exóticos, conocidos como quarks encanto y
quarks extraño, que no se encuentran usualmente.
Tomasz Skwarnicki, físico de
la Universidad de Syracuse en Nueva York, y Thomas Britton, un estudiante de
doctorado de la misma universidad, descubrieron estos tetraquarks mediante el
análisis de los datos del Gran
Colisionador de Hadrones del CERN (LHC), el acelerador de partículas más
potente del mundo.
Llamado “Experimento LHCb”,
es uno de los siete experimentos realizados por el detector de partículas en el
colisionador de átomos. Cientos de científicos de todo el mundo estudiaron conjuntamente
los datos del LHC en un esfuerzo por entender lo que pasó después del Big Bang y
que permitió que la materia sobreviva y construya el universo.
En el Experimento LHCb, los
científicos enviaron dos haces de protones a una velocidad cercana a la luz alrededor
del acelerador. Cuando chocaron, se formaron diversas partículas exóticas,
incluyendo la familia del recién descubierto tetraquark.
Los sistemas tetraquarks son
transitorios, explicó Skwarnicki. Después de su creación, comienzan a decaer a
menos de 10^-24 de segundo, una cantidad de tiempo casi inmedible. Los tetraquarks
se producen en la descomposición de los mesones B, que tienen
vidas más largas. Es a partir de estos productos de desintegración que los
físicos pudieron reconstruir la existencia de los tetraquarks. Luego se
analizaron sus firmas y se descubrió la existencia de la familia.
Estas partículas recién
descubiertas existen en distintos estados excitados, que es lo que le da a los
tetraquarks sus diferentes masas. "Cuando se tiene un sistema consolidado
de quarks, estos también vienen en excitaciones diferentes. Cada nivel de
excitación tendrá sus propias propiedades", dijo Skwarnicki. "Todo un
espectro de excitaciones es posible para el mismo sistema".
Si bien esta familia también
podría ser considerada como una partícula en cuatro niveles distintos de
excitación, la
física de partículas ha identificado históricamente las agrupaciones como
"familias", dijeron los investigadores.
El descubrimiento de estas
partículas podría ayudar a entender la muerte de las estrellas y las secuelas
del Big Bang. "Los tetraquarks también podrían desempeñar algún papel en
la evolución del universo después del Big Bang", dijo Skwarnicki.
"Las condiciones en el universo temprano eran muy diferentes que ahora, y
estos sistemas de partículas podrían haber jugado un rol en las fases tempranas
del universo."
FUENTES: LIVESCIENCE,
SCIENCEALERT
