Pentaquarks identificados en LHCb CERN.


 

El 14 de Julio de 2015 en Ginebra el experimento LHCb en el CERN ha reportado el  descubrimiento de un
tipo de partículas conocidas como pentaquarks, hadrones compuestos por 5 quarks.

“Los pentaquarks no son solo un nuevo tipo de partícula, representan una nueva manera de agregar/agrupar los quarks que son las partículas elementales constituyentes de protones y neutrones en nuevo patrón que nunca había sido observado antes en más de 50 años de búsqueda experimental. El estudio de sus propiedades puede permitirnos entender mejor la materia ordinaria, los protones y neutrones de los cuales todo está hecho.” Mencionó el portavoz del experimento LHCb Guy Wilkinson.

pentaquark

 lambda decay text

Los científicos en el experimento LHCb (analizando los datos recaudados entre 2009 y 2012) buscaron estados de pentaquark mediante el decaimiento de 26,000 partículas aprox. conocidas como Lambda B – lambda bo , el barión lambda bo  es como un neutrón, pero contiene un quark beauty en vez de un quark down.

(Un barión es una partícula compuesta por 3 quarks, los más representativos son el protón y el neutrón)

 

 

El decaimiento de lambda bo genera 3 partículas, J-Psi – j-psi2  , un Protón – p y un Kaón – K cargado negativamente, este decaimiento puede ser representado como se muestra en el diagrama (a) el cual involucra una partícula  j-psi2 y hadrones convencionales los cuales pueden ser una partícula p o una partícula K .
El decaimiento de la partícula  Lambda B0 puede tener variaciones, aquí es donde aparece el pentaquark-charmonium como se muestra en el diagrama (b) que resulta en los objetos  Pc (4450)+  y  Pc (4380)+.

 

Gráfica en la que se observaron los pentaquarks y los objetos  Pc (4450)+  y  Pc (4380)+.

Estudiando el espectro de masa de J-Psi y el protón en la información analizada se observó una señal mostrando la inesperada aparición de 2 objetos de corta vida que pesaban 4.45 y 4.38 GeV. (Gigaelectronvoltios) (4.67 y 4.74 veces más pesados que un protón ) se observó que los estados intermedios a veces eran involucrados en su producción. Estos han sido nombrados  Pc (4450)+  y  Pc (4380)+.

Después de medir las propiedades de las 2 partículas identificadas el equipo de investigadores llegó a la conclusión que se trataba de pentaquarks en 2 diferentes combinaciones.
La partícula contiene 2 quarks up, 1 quark down y un par quark-antiquark charm dando forma así un pentaquark charmonium.

“Es el descubrimiento más emocionante de la cromodinámica cuántica que pueda imaginar” dice Frank Wilczek del IMT.
(la cromodinámica cuántica o QuantumChromoDynamics en inglés, estudia la interacción entre los quarks intercambiando gluones, es decir la fuerza que mantiene unidos a los quarks, fuerza nuclear fuerte.)

El físico Nick Mantón, de la universidad de Cambridge, Reino Unido advierte que los resultados siguen siendo preliminares, “Nosotros no tenemos realmente un explicación teórica para esta bestia, pero si realmente existe entonces debería haber todo un patrón de objetos similares los cuales tomaría muchos años encontrar”.

“Los quarks podrían estar fuertemente unidos” dice el físico Liming Zhang de la universidad de Tsinghua, “O podrían estar perdiendo fuerza en la unión como una especie de molécula mesón barión en la que el mesón y el barión “sienten” una fuerza fuerte residual similar a la de protones y neutrones”
El siguiente paso en de este descubrimiento será estudiar cómo los quarks están unidos dentro de los pentaquarks.

Fuentes:

 

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Originario de México, estudiante de ingeniería física en la facultad de físico matemáticas de la Universidad Autónoma de Coahuila (UAdeC) , baterista y escritor en Cerebro Digital.

Pentaquarks identificados en LHCb CERN.

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