Los físicos han resucitado una partícula que pudiera haber existido en los primeros momentos después del Big Bang. Llamada Zc(3900), es la primera partícula compuesta de cuatro quarks, confirmada.
Hasta ahora, las partículas observadas compuestas de estas partículas fundamentales llamadas quarks, solo cuentan con 3 quarks, (como los protones y neutrones) o dos quarks (como los piones y kaones). Aunque ninguna ley de la física se opone a las congregaciones más grandes, la búsqueda de un cuarteto amplía las formas en que los quarks se pueden agrupar para hacer formas exóticas de la materia.
“La partícula fue una sorpresa”, dice Liu Zhiqing, físico de partículas del Instituto de Física de Altas Energías en Beijing y miembro de la colaboración Belle, uno de los dos equipos que reclaman el descubrimiento en los artículos publicados esta semana en la revista Physical Review Letters.
Detector BESIII En China.
Con sede en la Organización de Investigación del Acelerador de Alta Energía (KEK) en Tsukuba, Japón, el detector Belle monitorea las colisiones entre intensos haces de electrones y sus homólogos de antimateria, los positrones. Estos choques tienen una milésima parte de la energía que los que ocurren en el acelerador más potente del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en CERN, cerca de Ginebra, Suiza, pero siguen siendo lo suficientemente enérgica para imitar las condiciones en el Universo temprano. Las tasas de colisión en KEK son más del doble que en el LHC, y de vez en cuando dan a luz partículas raras que no se encuentran en la naturaleza hoy.
Las características subatómicas que deberían esperarse de una partícula que contiene cuatro quarks unidos son: dos quarks “charm” que en su traducción al español sería “encanto” y dos quarks que dan la carga a la partícula. Con 159 de estas Zc(3900) partículas en la mano, el equipo de investigadores informó que la probabilidad de que su resultado fuese una casualidad estadística es menor que 1 en 3.5 millones.
La nueva partícula también ha sido avalada por un segundo experimento, el Espectrómetro Beijing III (BESIII) en el Colisionador de electrones positrones de Beijing. BESIII encontró 307 Zc(3900) partículas luego de 10 billones de billones de colisiones electrón-positrón. “Esto le da credibilidad a todas las otras partículas que Belle ha visto”, dice Fred Harris, un físico de partículas de la Universidad de Hawaii en Manoa y vocero de BESIII.
Las opiniones sobre esta partícula son divididas. Un grupo de cientificos propone que la partícula es en realidad una unión de dos partículas ordinarias llamadas mesones, que contienen un quark y un antiquark. Zc(3900) podría estar formada por dos mesones unidos por una conexión “ligera” para formar una estructura molecular similar. Otro grupo de teóricos han denominado provisionalmente la nueva partícula como un verdadero tetraquark – cuatro quarks pegados firmemente para formar una bola compacta. Dentro de la bola, dos quarks están unidos entre sí, al igual que dos antiquarks.
Investigaciones de los colisionadores en China y Japón encontraron materia exótica compuesta por 4 quarks, el debate ahora es si la partícula es un par de mesones o un tetraquark.
Con la esperanza de poner fin al debate, los investigadores de BESIII siguen buscando en los datos recopilados desde su primera prueba experimental en diciembre y enero. Dependiendo de lo que encuentren, el desenmascaramiento de Zc(3900) quizás tenga que esperar a la nueva versión, más potente, del detector Belle previsto para entrar en funcionamiento en 2015.
El artículo fue publicado originalmente el 18 de junio de 2013. Fuente: http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=particle-containing-four-quarks-is-confirmed-for-first-time&page=2
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