Físicos encuentran una nueva familia de tetraquarks

Física, Mundo Cuántico y Futuro

Por Sophimania Redacción
29 de Julio de 2016 a las 18:36
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Físicos encuentran una nueva familia de tetraquarks
Descubrimiento se hizo en el Gran Colisionador de Hadrones. Foto: CERN

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


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