Desde que comenzó su segunda ejecución operativa en 2015, el Gran Colisionador de Hadrones ha estado haciendo algunas cosas bastante interesantes. Por ejemplo, a partir de 2016, los investigadores del CERN comenzaron a utilizar el colisión para realizar el experimento de belleza del Gran Colisionador de Hadrones (LHCb). Esta investigación busca determinar qué ocurrió después del Big Bang para que la materia pudiera sobrevivir y crear el Universo que conocemos hoy.
En los últimos meses, el experimento ha arrojado algunos resultados impresionantes, como la medición de una forma muy rara de descomposición de partículas y la evidencia de una nueva manifestación de asimetría de materia-antimateria. Y más recientemente, los investigadores detrás de LHCb han anunciado el descubrimiento de un nuevo sistema de cinco partículas, todo lo cual se observó en un solo análisis.
Según el trabajo de investigación, que apareció en arXiv El 14 de marzo de 2017, las partículas que se detectaron eran estados excitados de lo que se conoce como un barión "Omega-c-cero". Al igual que otras partículas de este tipo, el Omega-c-zero está formado por tres quarks, dos de los cuales son "extraños", mientras que el tercero es un quark "encanto". La existencia de este barión se confirmó en 1994. Desde entonces, los investigadores del CERN han tratado de determinar si había versiones más pesadas.
Y ahora, gracias al experimento LHCb, parece que los han encontrado. La clave era examinar las trayectorias y la energía dejada en el detector por partículas en su configuración final y rastrearlas a su estado original. Básicamente, las partículas de Omega-c-cero se descomponen a través de la fuerza fuerte en otro tipo de barión (Xi-c-plus) y luego a través de la fuerza débil en protones, kaones y piones.
A partir de esto, los investigadores pudieron determinar que lo que estaban viendo eran partículas de Omega-c-cero en diferentes estados de energía (es decir, de diferentes tamaños y masas). Expresadas en megaelectronvoltios (MeV), estas partículas tienen masas de 3000, 3050, 3066, 3090 y 3119 MeV, respectivamente. Este descubrimiento fue bastante único, ya que implicó la detección de cinco estados de mayor energía de una partícula al mismo tiempo.
Esto fue posible gracias a las capacidades especializadas del detector LHCb y al gran conjunto de datos que se acumuló de la primera y segunda ejecución del LHC, que se ejecutó de 2009 a 2013, y desde 2015, respectivamente. Armados con el equipo y la experiencia adecuados, los investigadores pudieron identificar las partículas con un nivel abrumador de certeza, descartando la posibilidad de que se tratara de una casualidad estadística en los datos.
También se espera que el descubrimiento arroje luz sobre algunos de los misterios más profundos de las partículas subatómicas, como la forma en que los tres quarks constituyentes están unidos dentro de un barión por la "fuerza fuerte", es decir, la fuerza fundamental responsable de mantener unidos los interiores de los átomos. . Otro misterio que esto podría ayudar a resolver en la correlación entre diferentes estados de quark.
Como explicó el Dr. Greig Cowan, investigador de la Universidad de Edimburgo que trabaja en el experimento LHCb en el LHC de Cern, en una entrevista con la BBC:
“Este es un descubrimiento sorprendente que arrojará luz sobre cómo se unen los quarks. Puede tener implicaciones no solo para comprender mejor los protones y los neutrones, sino también estados más exóticos de múltiples quarks, como los pentaquarks y tetraquarks.“
El siguiente paso será determinar los números cuánticos de estas nuevas partículas (los números utilizados para identificar las propiedades de una partícula específica), así como determinar su importancia teórica. Desde que entró en línea, el LHC ha estado ayudando a confirmar el Modelo Estándar de física de partículas, además de ir más allá para explorar las grandes incógnitas de cómo surgió el Universo y cómo las fuerzas fundamentales que lo gobiernan encajan.
Al final, el descubrimiento de estas cinco nuevas partículas podría ser un paso crucial en el camino hacia una Teoría de todo (ToE), o simplemente otra pieza en el gran rompecabezas que es nuestra existencia. ¡Estén atentos para ver cuál!
