El fascinante descubrimiento de partículas en el CERN podría abrir una “nueva frontera” en física

Las partículas con dos quarks pesados ​​son predichas por la teoría del modelo estándar de física de partículas, pero esta es la primera vez que los científicos han podido confirmar que existe

Los científicos del CERN han anunciado el descubrimiento de un nuevo tipo de partícula, llamado Xi-cc ++ (aparentemente pronunciado “Ksī-CC plus-plus”). La partícula fue descubierta en el experimento de belleza del Gran Colisionador de Hadrones o LHCb.

Las partículas como Xi-cc ++ son predichas por el Modelo Estándar de Física de Partículas, el conjunto de leyes que describe los elementos más fundamentales de la naturaleza, pero esta es la primera vez que los científicos han podido confirmar que realmente existe.

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En el modelo estándar, los elementos más básicos de la física de partículas, llamados partículas elementales, se descomponen en fermiones y bosones. Los fermiones se dividen además en dos categorías; leptones, como electrones y quarks.

Hay seis tipos o sabores conocidos de quark: arriba, abajo, encanto, raro, arriba y abajo. Las partículas compuestas por tres quarks se denominan bariones, y los ejemplos más comunes son los neutrones y los protones.

La nueva partícula, Xi-cc ++, es parte de una familia de lo que se conoce como “bariones de doble encantamiento”. Esto significa que es un barión, pero dos de los quarks que lo componen son el quark encanto; el tercero es un quark up. El encanto es uno de los cuatro quarks “pesados” (encanto, extraño, arriba y abajo), a diferencia de uno de los quarks “ligeros” arriba y abajo.

La nueva partícula es especial porque todos los bariones previamente observados contienen como máximo un quark pesado. Un protón tiene dos quarks ascendentes y un quark descendente, y un neutrón tiene dos quarks descendentes y un quark ascendente.

La partícula Xi-cc ++ tiene una masa de 3621 MeV / c2, que es aproximadamente 3,5 veces más pesada que los protones o neutrones.

“Las propiedades del barión Xi-cc ++ recién descubierto arrojan luz sobre un rompecabezas de larga duración que rodea el estado experimental de los bariones que contienen dos quarks encantadores, abriendo una nueva e interesante rama de investigación para el LHCb”, dijo el Dr. Patrick Spradlin de en la Universidad de Glasgow, quien dirigió la investigación.

El resultado agrega evidencia al modelo estándar como la mejor descripción de la realidad que conocemos, demostrando que funciona para quarks más pesados.

“Es genial ver que una de las posibles combinaciones de quarks en una nueva partícula compuesta se comporta como se esperaba, como se predijo en nuestro modelo estándar confiable”, dijo Freya Blekman, un físico de partículas del CERN que no participó en la investigación. CANTANDO.

“Por supuesto, sabemos que a energías extremas el modelo estándar también se descompone y que no se describen ni neutrinos masivos ni materia oscura. una teoría funcional y completa “.

El modelo estándar es probablemente la teoría científica más exitosa jamás presentada por la humanidad. Describe una asombrosa riqueza de diversos fenómenos con asombrosa precisión, desde el mecanismo de fusión nuclear en las estrellas hasta la producción de la partícula de Higgs.

Sin embargo, sabemos que la teoría está incompleta. No incluye la gravedad de Einstein, por lo que no puede describir fenómenos como las ondas gravitacionales. En segundo lugar, no describe la materia oscura ni la energía oscura, que representa el 95% del presupuesto energético de nuestro universo.

Muchos físicos seguirán buscando formas de demostrar que el modelo estándar es incorrecto. Sin embargo, por el momento parece seguir siendo fuerte, y es difícil entender exactamente lo que esto significa.

“Desde un punto de vista experimental [this is] un resultado extraordinario “, dijo a DyN Noticias Juan Rojo, físico de partículas de la Universidad de Vrije en Amsterdam”. Aunque sus implicaciones para la teoría de partículas fundamentales tomarán algún tiempo para ser explotadas “.

Él dice que esto se debe a que la cromodinámica cuántica (QCD), que es la teoría de cómo interactúan los quarks, se vuelve difícil cuando tres quarks están involucrados simultáneamente.

“No sabemos cómo calcular las propiedades del barión a partir de los primeros principios; dado que QCD es una teoría altamente interactiva, es muy difícil calcular estas propiedades ”, dijo Rojo a DyN Noticias. “Así que no está claro qué estamos aprendiendo de estos resultados”.

El profesor Paul Soler, de la Universidad de Glasgow, es más positivo sobre lo que podría conducir a resultados. “Es la primera vez que se observa de manera concluyente un barión, que contiene dos quarks con mucho encanto, y es una nueva frontera en la comprensión de la fuerza fuerte que une a los quarks”, dice.

“El descubrimiento ciertamente abre nuevas formas de probar nuestras ideas sobre el cierre de los quarks y la estructura bariónica”, dijo a DyN Noticias John Ellis, físico de partículas del Kings College de Londres que no participó en la investigación.

“Es otra ilustración de cómo el LHCb es un detector muy capaz que puede estudiar muchos problemas, como la espectroscopia bariónica, que no se consideraron antes de que comenzara el LHC”.

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