Descubren un nuevo tipo de partícula fundamental para la Física Hadrónica

Investigadores de la Universidad de Salamanca predicen partículas doblemente encantadas y se convierten en referencia de los trabajos experimentales del LHC.

Imagen que representa la nueva partícula observada por LHCb, que contiene dos quarks de encanto y uno de cuarzo. (Imagen: Daniel Domínguez / CERN)

La Conferencia de la Sociedad Europea de Física-EPS- sobre Física de Alta Energía, celebrada recientemente en Venecia (Italia), ha dado a conocer la observación de una nueva partícula que contiene dos quarks de encanto y uno de cuarzo. Se trata de la partícula Ξcc ++ (Xicc ++) hallada en el Gran Colisionador de Hadrones(LHCb) del CERN. La existencia de esta partícula de la familia barión ha sido buscada por los físicos durante muchos años en las teorías actuales. La masa de la partícula recién identificada es de aproximadamente 3621 MeV, que es casi cuatro veces más pesada que el barión más conocido, el protón, una propiedad que surge de su contenido de quark doblemente encantado. Es la primera vez que una partícula de este tipo se ha detectado sin ambigüedad. Estas partículas fueron predichas en un trabajo del equipo de investigadores dirigidos por el Catedrático de Física Atómica, Molecular y Nuclear de la Universidad de Salamanca, Alfredo Valcarce. La relevancia del trabajo teórico del grupo de la USAL, publicado en 2008, se pone de manifiesto ya que también es referencia de los investigadores experimentales del LHCb en los recientes descubrimientos de partículas con un sólo quark encantado, cinco Ωc (publicado en Physical Review Letters  118, 182001 (2017)), como partículas con un quark bello, la Ξ b0, publicado en el JHEP05,161(2016.

Los resultados teóricos del grupo de la USAL serán parcialmente revisados en charlas plenarias o invitadas a las que el Profesor Alfredo Valcarce ha sido invitado a impartir en las grandes Conferencias del campo de la Física Hadrónica en los próximos meses, como son: The Seventh Asia-Pacific Conference on Few-Body Problems in Physics en Guilin (China),  Critical Stability of Quantum Few-Body Systems en Dresden (Alemania)  y The 21st Particles and Nuclei International Conference en Pekin (China).

Casi toda la materia que vemos a nuestro alrededor está hecha de bariones,  partículas comunes compuestas de tres quarks, siendo los más conocidos protones y neutrones que forman el núcleo atómico. Pero hay seis tipos de quarks existentes, y teóricamente se podrían dar muchas combinaciones potenciales diferentes que podrían formar otros tipos de bariones. Pero los bariones hasta ahora observados están hechos, a lo sumo, con un quark pesado.

“Encontrar un doble barión de quark pesado es de gran interés, ya que proporcionará una herramienta única para profundizar en la cromodinámica cuántica, la teoría que describe la interacción fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales”, aseguró Giovanni Passaleva, nuevo portavoz de la colaboración  LHCb. “Tales partículas nos ayudarán a mejorar el poder de predicción de nuestras teorías”.

“A diferencia de otros bariones, mientras que los tres quarks realizan una elaborada danza alrededor del otro, se espera que un barión doblemente pesado actúe como un sistema planetario, donde los dos quarks pesados ​​desempeñan el papel de estrellas pesadas que orbitan uno alrededor del otro, con el quark más ligero en órbita alrededor de este sistema binario “, añadió Guy Wilkinson, ex portavoz del LHCb.

Medir las propiedades del esta partícula  ayudará a establecer cómo se comporta un sistema de dos quarks pesados ​​y un quark ligero. Se pueden obtener ideas importantes midiendo con precisión los mecanismos de producción y decaimiento y la vida útil de esta nueva partícula.

La observación de este nuevo barión resultó ser un desafío y ha sido posible debido a la alta tasa de producción de quarks pesados ​​en el LHC y a las capacidades únicas del experimento LHCb, que puede identificar los productos de descomposición con una excelente eficiencia.

La observación del Ξcc ++ en LHCb eleva las expectativas para detectar otros representantes de la familia de bariones doblemente pesados que se buscarán hora en el LHC.

Este resultado se basa en datos obtenidos a una energía de  13 teraelectronvoltios ( TeV )registrados durante el segundo ciclo o Run 2 del LHC , y se confirmó usando los datos de 8 TeV del Run 1. Los descubridores de la nueva partícula han enviado un artículo que informa sobre estos hallazgos a la revista Physical Review Letters.

Muchas gracias por comentar