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El LHC descubre una nueva partícula con 5 quarks

Protones y neutrones, partículas de materia ordinaria, están compuestas sólo por tres quarks

Permitirá entender mejor cómo se constituyen los bloques fundamentales de la materia, como protones y neutrones

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Reconstrucción de uno de los eventos en los que se observa un candidato a pentaquark | Imagen: CERN

Reconstrucción de uno de los eventos en los que se observa un candidato a pentaquark | CERN

Los científicos del CERN, el mayor laboratorio de física de partículas del mundo, han anunciado esta semana lo que son los indicios del descubrimiento de una nueva partícula jamás observada hasta el momento, llamada pentaquark.   Esta nueva partícula tiene la peculiaridad de que está compuesta por cinco quarks a diferencia de las partículas de materia ordinaria como protones y neutrones que están compuestas tan sólo por tres.

El descubrimiento se ha realizado concretamente en el proyecto LHCb, uno de los cuatro grandes experimentos que se encuentran en el LHC, el gran acelerador de partículas de 27 kilómetros situado en la frontera francosuiza cerca de Ginebra, que realiza colisiones entre protones a altas energías.

"No es solamente una nueva partícula " declara el portavoz del experimento LHCb Guy Willkinson. "El pentaquark también representa una manera de agrupar quarks que nunca antes habíamos observado después de más de 50 años de búsqueda".

Los quarks son uno de los componentes fundamentales de la materia. Los encontramos en el núcleo de los átomos formando tríos en los protones y en los neutrones. En total se conocen seis tipos diferentes de quarks que combinándolos entre sí dan lugar a un auténtico zoo de partículas.

Esquema de partículas | Imagen: CERN

Representación de una partícula con cinco quarks: dos quarks up, un quark down y una pareja charm-anticharm unidas entre si mediante la fuerza nuclear fuerte | CERN

Según el Modelo Estándar, la teoría que explica gran parte de lo que sabemos hoy sobre física de partículas, establece que los quarks se pueden agrupar de dos en dos, formando una pareja quark-antiquark llamándola mesón, o en tres formando lo que se conoce como barión y dando lugar a los conocidos protones y neutrones.

Este modelo de quark propuesto en los años cincuenta por el premio Nobel de física Murray Gell-Mann, no descarta la existencia de partículas que no sigan este esquema. A estas se las conoce como hadrones exóticos y, de hecho, en 2012 ya se anunció el descubrimiento de una nueva partícula compuesta por cuatro quarks.

El pentaquark también representa una manera de agrupar quarks que nunca antes habíamos observado después de más de 50 años de búsqueda

Después de analizar más de 26.000 posibles candidatos a pentaquark, se ha observado una señal que destaca claramente sobre el ruido estadístico de que algo desconocido hasta ahora había aparecido. Estos resultados se han publicado en la base de datos de libre acceso Arxiv mientras pasan el proceso de revisión por pares para ser publicado en Physical Review Letters. 

Pese a que el LHC se ha puesto en marcha de nuevo recientemente, los datos con los que se ha observado esta nueva partícula corresponden a los obtenidos durante el primer periodo entre 2010 y 2012. Durante los próximos tres años, los nuevos datos aportarán más información sobre si es en realidad una partícula con cinco quarks o en realidad son dos partículas compuestas por dos y tres quarks ligadas entre ellas. El estudio de sus propiedades arrojará luz sobre cómo se forman otras partículas como los protones y neutrones.

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