Basado en simulaciones complejas de cromodinámica cuántica realizadas con la computadora K, una de las computadoras más poderosas del mundo, la colaboración HAL QCD, compuesto por científicos del RIKEN Nishina Center for Accelerator-based Science y del programa RIKEN Interdisciplinario Teórico y Ciencias Matemáticas (iTHEMS), junto con colegas de varias universidades, han predicho un nuevo tipo de "dibaryon", una partícula que contiene seis quarks en lugar de los tres habituales. Estudiar cómo se forman estos elementos podría ayudar a los científicos a comprender las interacciones entre partículas elementales en entornos extremos como el interior de las estrellas de neutrones o los primeros momentos del universo después del Big Bang.

Las partículas conocidas como "bariones", principalmente protones y neutrones, están compuestas por tres quarks unidos entre sí, con su carga dependiendo del "color" de los quarks que los componen. Un dibarión es esencialmente un sistema con dos bariones. Hay un dibarión conocido en la naturaleza:el deuterón, un núcleo de deuterio (o hidrógeno pesado) que contiene un protón y un neutrón que están muy ligeramente unidos. Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo si podría haber otros tipos de dibariones. A pesar de las búsquedas, no se ha encontrado ningún otro dibaryon.

El grupo, en trabajo publicado en Cartas de revisión física , ahora ha utilizado poderosas herramientas teóricas y computacionales para predecir la existencia de un dibaryon "más extraño", compuesto por dos "bariones Omega" que contienen tres quarks extraños cada uno. Lo llamaron "di-Omega". El grupo también sugirió una forma de buscar estas extrañas partículas a través de experimentos con colisiones de iones pesados ​​planificados en Europa y Japón.

El hallazgo fue posible gracias a una combinación fortuita de tres elementos:mejores métodos para realizar cálculos de QCD, mejores algoritmos de simulación, y supercomputadoras más potentes.

El primer elemento esencial fue un nuevo marco teórico llamado "método HAL QCD dependiente del tiempo":permite a los investigadores extraer la fuerza que actúa entre bariones a partir del gran volumen de datos numéricos obtenidos utilizando la computadora K.

El segundo elemento fue un nuevo método computacional, el algoritmo de contracción unificado, lo que permite un cálculo mucho más eficiente de un sistema con una gran cantidad de quarks.

El tercer elemento fue el advenimiento de poderosas supercomputadoras. Según Shinya Gongyo del Centro RIKEN Nishina, "Tuvimos mucha suerte de haber podido usar la computadora K para realizar los cálculos. Permitió cálculos rápidos con una gran cantidad de variables. Aún así, Nos tomó casi tres años llegar a nuestra conclusión sobre el di-Omega ".

Discutiendo el futuro Tetsuo Hatsuda de RIKEN iTHEMS dice:"Creemos que estas partículas especiales podrían ser generadas por los experimentos que utilizan colisiones de iones pesados ​​que están planificados en Europa y Japón, y esperamos trabajar con colegas allí para descubrir experimentalmente el primer sistema dibaryon fuera del deuteron. Este trabajo podría darnos pistas para comprender la interacción entre bariones extraños (llamados hiperones) y comprender cómo, en condiciones extremas como las que se encuentran en las estrellas de neutrones, la materia normal puede pasar a lo que se llama materia hiperónica, compuesta de protones, neutrones, y partículas de quarks extraños llamadas hiperones, y eventualmente a la materia de quarks compuesta de up, quarks abajo y extraños ".