Uno de los detectores del Gran Colisionador de Hadrones ha descubierto una nueva partícula, que consta de cuatro quarks encantados. Los físicos creen que este es el primer representante de una clase de partículas no descritas.
La distribución bidimensional (inferior derecha) de los candidatos di-J / ψ y sus proyecciones sobre (inferior izquierda) M (1) μμ y (superior) M (2) μμ. Hay cuatro componentes porque cada proyección consta de los candidatos J / ψJ / ψ de señal y de fondo. Las etiquetas J / ψ1, 2 y bkg1,2 representan, respectivamente, las contribuciones de la señal y el fondo a la distribución M (1), (2) μμ.
La colaboración del LHCb (experimento de belleza del Gran Colisionador de Hadrones) ha encontrado un nuevo tipo de partícula de cuatro quarks que nunca antes se había visto. El descubrimiento se presentó en un seminario reciente en el CERN y también se describe en un artículo en el sitio de preimpresión de arXiv. Este descubrimiento ayudará a los científicos a comprender los quarks, las partículas fundamentales del Modelo Estándar del Universo.
Por lo general, se unen en grupos de dos (quark - antiquark) o tres para formar protones y neutrones. Las partículas más grandes se consideran exóticas, pero los científicos han asumido durante mucho tiempo que pueden estar compuestas por cuatro o cinco quarks (los llamados tetraquarks y pentaquarks). En los últimos años, los experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han confirmado la existencia de tales hadrones. Son ideales para estudiar la fuerza nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo que une protones, neutrones y núcleos atómicos.
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"La partícula que acabamos de descubrir es la primera que se compone de quarks pesados del mismo tipo: dos quarks encantados y antiquarks", dice el portavoz del LHCb, Giovanni Passaleva. "Hasta ahora, el LHCb y otros experimentos solo han registrado tetraquarks con un máximo de dos quarks pesados, y ninguno de ellos tenía más de dos quarks del mismo tipo".
Para buscar nuevos tetraquarks T cccc, el equipo del LHCb calculó su posible masa y estudió los datos obtenidos en el detector durante los períodos del primer y segundo lanzamientos del LHC en 2009-2013 y 2015-2018. Encontró dos picos de energía en el rango de 6900 y 6400-6600 megaelectronvoltios. En un intento por describir los resultados obtenidos, los científicos encontraron más de cinco desviaciones estándar en el rango de 6200-7400 megaelectronvoltios. Esto es suficiente para anunciar el descubrimiento de una nueva partícula. Además, tales saltos corresponden a la masa T cccc. "Esta partícula es única: un hadrón exótico que contiene cuatro quarks en lugar de dos o tres en partículas ordinarias de materia, y el primero contiene quarks pesados", dicen los científicos.
Aún no está claro si la nueva partícula es un "verdadero tetraquark", es decir, un sistema de cuatro quarks estrechamente ligados, o si consta de dos pares ordinarios. En cualquier caso, la nueva partícula ayudará a los teóricos a probar modelos de cromodinámica cuántica, que describe la fuerte interacción de partículas. Los autores tienen la intención de continuar la investigación durante el tercer lanzamiento del LHCb, en marzo de 2021.
