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Observan en el CERN dos nuevas partículas nunca vistas

La colaboración del LHCb del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), ha anunciado hoy el descubrimiento de dos nuevas partículas subatómicas de la familia de los bariones. El hallazgo arroja luz sobre las dinámicas de los constituyentes fundamentales de la materia: los quarks, pues los bariones encontrados tienen tres quarks cada uno.

Observan en el CERN dos nuevas partículas nunca vistas

La colaboración del LHCb, del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), ha anunciado hoy en un comunicado el descubrimiento de dos nuevas partículas subatómicas de la familia de los bariones (que son partículas formadas por tres quarks o constituyentes fundamentales de la materia).

Estas partículas, conocidas como Xi_b’- y Xi_b * –, habían sido predichas por el modelo de quarks, pero nunca se habían visto antes. Una partícula relacionada, la Xi_b * 0, fue encontrada por el experimento CMS del CERN en 2012.

El hallazgo del LHCb, experimento del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN que se ocupa de estudiar un tipo concreto de quarks (los beauty), aparece detallado en la revista Physical Review Letters.

Las nuevas partículas son bariones formados por tres quarks a su vez unidos por una fuerza nuclear fuerte. Estos tres quarks son de tres tipos distintos las dos partículas X_ib contienen un quark beauty o b (bello), uno strange o s (extraño), y uno down o d (abajo). Los físicos han definido ya hasta seis tipos de quarks.

Preparados para el futuro

Gracias al peso de los quarks b, las partículas halladas tienen más de seis veces la masa del protón. Pero estas son más que la suma de sus partes, y su masa también depende de la forma en que están configuradas.

Cada uno de los quarks que las componen tienen un atributo llamado "spin". En la Xi_b’-, los espines de los dos quarks más ligeros apuntan en direcciones opuestas, mientras que en la Xi_b * – están alineados. Esta diferencia hace que la partícula Xi_b * – sea un poco más pesada.

"La naturaleza ha sido amable y nos ha dado dos partículas por el precio de una", afirma Matthew Charles, del laboratorio LPNHE del CNRS en la Universidad de París VI. "La Xi_b’- está muy cerca en masa a la suma de los productos de su desintegración: si hubiese sido solo un poco más ligera, no habríamos visto el rastro de desintegración que estábamos buscando", añade Charles.

"Este es un resultado muy emocionante. Gracias a la excelente identificación de hadrones del LHCb, que es único entre los experimentos del LHC, hemos sido capaces de separar del fondo una señal muy limpia y fuerte", afirma por su parte Steven Blusk, de la Universidad de Siracusa en Nueva York. "Esto demuestra una vez más la sensibilidad y el grado de precisión del detector LHCb".

Además de las masas de estas partículas, el equipo de investigación estudió sus tasas de producción relativa, sus anchos – una medida de su grado de inestabilidad- y otros detalles de sus desintegraciones. Los resultados coinciden con las predicciones basadas en la teoría de la cromodinámica cuántica (QCD).

La cromodinámica cuántica (QCD) es una teoría cuántica de campos que forma parte del Modelo Estándar de la física de partículas y que describe una de las fuerzas fundamentales, la interacción fuerte. Probar la QCD con alta precisión resulta clave para mejorar la comprensión de las dinámicas de los quarks, cuyos modelos son tremendamente difíciles de calcular.

"Si queremos encontrar una nueva física más allá del Modelo Estándar, primero tenemos que tener una imagen nítida", señala uno de los coordinadores del LHCb, Patrick Koppenburg. "Este tipo de estudios de alta precisión nos ayudarán a diferenciar entre los efectos del modelo estándar y los de algo nuevo o inesperado en el futuro."

Las mediciones se realizaron con datos tomados en el LHC durante 2011-2012. El LHC se está preparando en la actualidad – después de su primera parada larga – para funcionar a energías más altas y con haces más intensos. Está programado para reiniciarse en la primavera de 2015.

Referencia bibliográfica:

LHCb collaboration. Observation of two new Ξ−b baryon resonances. arXiv.org (2014).

RedacciónT21

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