El experimento LHCb del CERN anunciará hoy el hallazgo de una nueva partícula en la Conferencia de Física de Altas Energías organizada por la Sociedad Europea de Física en Venecia (Italia). El Gran Colisionador de Hadrones de Ginebra (Suiza) ha observado una nueva partícula, denominada Ξcc++ (Xicc++), perteneciente a la familia de los bariones, un tipo de partículas subatómicas formadas por tres quarks cuyos miembros más representativos son el neutrón y el protón. El descubrimiento ha sido difundido en la misma semana en la que se cumplen cinco años del hallazgo del bosón de Higgs.

Esta nueva partícula bariónica había sido predicha por el Modelo Estándar de la Física de Partículas, sin embargo, su existencia no había podido ser confirmada hasta hoy. Según explica el CERN en un comunicado, la partícula detectada por el LHCb presenta una masa de aproximadamente 3621 MeV, una característica que la convierte en una partícula cuatro veces más pesada que el barión más popular, el protón. Esta propiedad se debe a que la nueva partícula cuenta con un doble quark encanto (charm, en inglés).

Según el Modelo Estándar, las partículas elementales se dividen en fermiones y bosones. A su vez, existen dos tipos fundamentales de fermión, los leptones, como los electrones, y los quarks. En el caso de los quarks, existen seis tipos o sabores distintos: quark u (up, arriba), quark d (down, abajo), quark s (strange, extraño), quark c (charm, encanto), quark t (top/truth, cima/verdad) y quark b (bottom/beauty, fondo/belleza). Los bariones son partículas subatómicas formadas precisamente por tres quarks. En el caso de Xicc++, la partícula está constituida por dos quarks c (charm, encanto) y un quark u (up, arriba). Los quarks c (charm) son quarks pesados, al igual que los quarks s (strange), t (top) y b (bottom); mientras que los quarks ligeros son los quarks u (up) y d (down).

Una nueva frontera en Física

Es la primera vez que se detecta una partícula de este tipo de forma inequívoca, ya que anteriormente solo se había logrado observar bariones con un solo quark pesado. Por ejemplo, el protón tiene dos quarks u (up) y un quark d (down) y el neutrón presenta dos quarks d (down) y un quark u (up). Es decir, estas dos partículas subatómicas tan famosas presentan tres quarks ligeros, sin embargo, Xicc++ cuenta con dos quarks pesados y un quark ligero, de ahí que sea cuatro veces más pesada que un protón o un neutrón. La observación del CERN es una evidencia más que apoya el Modelo Estándar de la Física de Partículas.

cern

Los resultados del mayor laboratorio de física de partículas del mundo han sido enviados para publicar en la revista Physical Review Letters, por lo que sus conclusiones aún deben ser revisadas por la comunidad científica. "Encontrar un barión con un doble quark pesado es de gran interés ya que nos ofrecerá una herramienta única para evaluar la cromodinámica cuántica, una teoría que describe la interacción fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales", dice Giovanni Passaleva, portavoz de la colaboración LHCb. La teoría de la cromodinámica cuántica, propuesta por David Politzer, Frank Wilczek y David Gross, cuyo trabajo les valió el premio Nobel de Física en 2004, explica cómo interactúan los quarks y cuál es la estructura de los bariones.

"A diferencia de otros bariones, en los que los tres quarks llevan a cabo un 'baile complejo' unos con otros, se espera que un barión doblemente pesado actúe como una especie de sistema planetario, en el que los dos quarks pesados juegan el papel de estrellas pesadas que orbitan una alrededor de la otra, mientras que el quark más ligero giraría alrededor de este sistema binario", comenta Guy Wilkinson, antiguo portavoz de la colaboración LHCb. La detección de esta nueva partícula por parte del CERN aumenta las expectativas de encontrar nuevos miembros de este tipo de partículas subatómicas, una búsqueda que llevará a cabo el Gran Colisionador de Hadrones en Ginebra.