El LHC descubre el pentaquark

Los cient¨ªficos del mayor acelerador de part¨ªculas del mundo, el LHC de Ginebra, han descubierto una nueva part¨ªcula: el pentaquark.

El hallazgo, anunciado hoy por el laboratorio europeo de f¨ªsica de part¨ªculas CERN, lo ha hecho el equipo del experimento LHCb y confirma la existencia de una nueva forma de organizar la materia a nivel subat¨®mico. El pentaquark recibe su nombre porque est¨¢ compuesto de cinco part¨ªculas fundamentales.

Toda la materia que conocemos se organiza a nivel subat¨®mico de diferentes maneras. Los protones y los neutrones, por ejemplo, est¨¢n formados por tres quarks. Otro tipo de ensamblaje lo componen los mesones, formados por pares de quarks hechos de materia y antimateria. M¨¢s all¨¢ de estas dos categor¨ªas, se sab¨ªa que la materia pod¨ªa componer otras variantes m¨¢s ex¨®ticas que, sin embargo, nunca hab¨ªan sido observadas.

El experimento LHCb ha permitido ahora encontrar una nueva variante formada de cuatro quarks de materia convencional y un antiquark, hecho de antimateria.

¡°Vimos un pico en las gr¨¢ficas muy parecido al que se ve¨ªa cuando el bos¨®n de Higgs fue descubierto¡±, explica a Materia Guy Wilkinson, portavoz del experimento, uno de los cuatro grandes del CERN.

Curiosamente los datos aparecieron en la primera ronda de experimentos en el CERN, que termin¨® hace dos a?os. No fue hasta hace tres o cuatro meses que los cient¨ªficos se toparon con esos datos. Hasta hace muy poco se estuvo comprobando que lo que ve¨ªan no pod¨ªa deberse a otra cosa sino a la existencia de una nueva part¨ªcula, explica Wilkinson. Ahora, el nivel de confianza est¨¢ alrededor de nueve sigma, muy por encima de los cinco que se necesitan en f¨ªsica para reclamar un descubrimiento, resalta. Los detalles del hallazgo, anunciado hoy, est¨¢n disponibles en arxiv.org y se han enviado a la revista Physical Review Letters.

Dentro del est¨¢ndar

Vimos un pico en las gr¨¢ficas muy parecido al que se ve¨ªa cuando el bos¨®n de Higgs fue descubierto

El primero en proponer la existencia de mesones y bariones hacia m¨¢s de medio siglo fue Murray Gell-Mann en 1964, lo que le vali¨® el Nobel de F¨ªsica en 1969. Su modelo tambi¨¦n predec¨ªa la existencia de part¨ªculas compuestas m¨¢s ex¨®ticas como la reci¨¦n descubierta. Esta nueva part¨ªcula ¡°nos puede permitir entender de qu¨¦ est¨¢ compuesta la materia ordinaria, los protones y neutrones de los que estamos hechos¡±, dice Wilkinson.Probablemente, a?ade, no haya solo un tipo de pentaquark sino varios, y ahora toca buscarlos durante la presente ronda de experimentos en el LHC.

El objetivo m¨¢s preciado del LHC, que ha empezado a funcionar al doble de potencia, es encontrar f¨ªsica m¨¢s all¨¢ del llamado modelo est¨¢ndar, que describe las leyes f¨ªsicas que gobiernan la materia conocida. El nuevo hallazgo no llega a tanto, aunque es de gran importancia. "El modelo de quarks, propuesto hace m¨¢s de 50 a?os no excluye la posibilidad de que existan part¨ªculas formadas por m¨¢s de tres quarks, pero estos llamados hadrones ex¨®ticos solo empezaron a dar muestras de su existencia hace pocos a?os", ha explicado Juan Saborido, responsable del grupo de la Universidad de Santiago de Compostela participante en LHCb, en una nota de prensa del CPAN. Para el investigador espa?ol, el descubrimiento de estas nuevas part¨ªculas formadas por cinco quarks, "no implica f¨ªsica m¨¢s all¨¢ del Modelo Est¨¢ndar, pero es un hallazgo muy importante para el entendimiento de la estructura de los hadrones".

El pentaquark ha sido descubierto observando los productos de colisiones entre bariones y estudiando las part¨ªculas resultantes. As¨ª han desvelado la existencia de dos estados intermedios de la materia cantidad de datos acumulada por el LHV indican la existencia de la nueva part¨ªcula.

¡°Hemos aprovechado la gran cantidad de datos acumulada por el LHC y la excelente precisi¨®n de nuestro detector para comprobar a qu¨¦ se deben esas se?ales¡±, ha explicado Tomasz Skwarnicki , cient¨ªfico del LHCb, en una nota de prensa del CERN. ¡°Nuestra conclusi¨®n es que solo pueden explicarse por la existencia de pentaquarks¡±, a?ade.

Ahora el gran misterio es c¨®mo se sostienen los pentaquarks. Una posibilidad es que sus cinco componentes est¨¦n bien unidos. La otra es que sean el producto de la uni¨®n entre una bari¨®n y un mes¨®n.