Los teóricos de la Universidad de Pittsburgh y la Universidad de Swansea han demostrado que los resultados experimentales recientes del colisionador CERN brindan una fuerte evidencia de una nueva forma de materia.

El experimento en el CERN, sitio del colisionador de partículas de mayor energía del mundo, examinó una partícula pesada llamada Lambda b que se descompone en partículas más ligeras, incluido el familiar protón y el famoso J/psi, descubierto en 1974.

En un artículo publicado en línea hoy en Physical Review D , los físicos Tim Burns de Swansea en Gales y Eric Swanson de Pitt argumentan que los datos solo pueden entenderse si existe un nuevo tipo de materia.

La mayor parte de la masa observable del universo proviene de partículas llamadas quarks que se combinan para formar los familiares protones y neutrones y un grupo de otras partículas que interactúan con mucha más fuerza que los electrones o los neutrinos. Estas partículas que interactúan fuertemente se conocen colectivamente como hadrones, descritos en la teoría de la cromodinámica cuántica. A pesar de que esta teoría se acerca a su 50 cumpleaños, sigue siendo muy difícil discernir su funcionamiento interno.

"La cromodinámica cuántica es el hijo problemático del modelo estándar", dijo Swanson. "Aprender lo que dice sobre los hadrones requiere ejecutar las computadoras más rápidas del mundo durante años, lo que dificulta responder las docenas de preguntas que plantea este único experimento".

Por esta razón, hacer experimentos con hadrones e interpretar correctamente los resultados es vital para comprender la cromodinámica cuántica.

Hasta hace poco, todos los hadrones podían entenderse como combinaciones de un quark y un antiquark, como el J/psi, o combinaciones de tres quarks, como el protón. A pesar de esto, durante mucho tiempo se ha sospechado que son posibles otras combinaciones de quarks, lo que equivale a nuevas formas de materia. Luego, en 2004 se produjo el descubrimiento de una partícula llamada X(3872), que parecía ser una combinación de dos quarks y dos antiquarks. Desde entonces han aparecido otras novedades candidatas, aunque ninguna de ellas puede identificarse definitivamente como nuevas combinaciones exóticas de quarks.

"A veces, un bache en los datos es algo maravilloso y otras veces es solo un bache", dijo Swanson.

El nuevo trabajo combina los datos del CERN con otros experimentos de 2018 y 2019 para llegar a una explicación coherente de todos los hallazgos.

"Tenemos un modelo que explica los datos maravillosamente y, por primera vez, incorpora todas las restricciones experimentales", dijo Burns. La explicación requiere la existencia de varias partículas nuevas que constan de cuatro quarks y un antiquark, llamadas "pentaquarks". La investigación también indica que los pentaquarks están justo en el umbral para ser observados en otros laboratorios.

"Realmente no hay otra forma de interpretar los datos:deben existir estados de pentaquark", dijo Burns. La conclusión plantea la posibilidad de que otros pentaquarks sean posibles y que toda una nueva clase de materia esté a punto de ser descubierta. + Explora más

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