VALENCIA, 14 Jul. (EUROPA PRESS) -
El experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha informado este martes del descubrimiento de una nueva clase de partículas conocidas como 'pentaquarks', y que están formadas por cinco quarks.
En un comunicado, la Universitat de València (UV) ha señalado que en el experimento participan investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV), de la Universitat de Barcelona (UB), la Universitat Ramon Llull (URL) y la Universidad de Santiago de Compostela (USC), quienes han enviado un artículo informando de este hallazgo a la revista científica 'Physical Review Letters' que lo publica este martes en el repositorio digital arXiv.
Según ha explicado el portavoz de LHCb, Guy Wilkinson, el pentaquark no es solo una nueva partícula, sino que supone "un modo de agrupar los quarks, los constituyentes fundamentales de protones y neutrones, de una forma nunca vista en más de cincuenta años de búsquedas experimentales". Asimismo, ha insistido en que estudiar sus propiedades permitirá "entender mejor cómo se forma la materia ordinaria, los protones y neutrones que nos componen".
En este sentido, ha señalado que el conocimiento de la estructura de la materia cambió en 1964, cuando el físico estadounidense Murray Gell-Mann, propuso que el tipo de partículas conocidas como bariones, que incluye a protones y neutrones, estaba compuesto por tres objetos con carga eléctrica fraccionada llamados quarks, y que otro tipo, los mesones, están formados por pares de quarks y antiquarks. Gracias a este trabajo, Gell-Mann ganó el Premio Nobel de Física en 1969.
Este modelo de quarks permite la existencia de otros estados compuestos por quarks, como los pentaquarks, formados por cuatro quarks y un antiquark (su antipartícula). Sin embargo, "hasta hoy no se habían obtenido evidencias contundentes de su existencia", ha asegurado.
Al respecto, el investigador del Instituto de Física Corpuscular (IFIC) participante en LHCb Fernando Martínez Vidal, ha destacado que, aunque desde 1964 se sabe que existen partículas constituidas por dos o tres quarks, "la llamada cromodinámica cuántica que rige sus interacciones no limita a que sea así". "Esto ha hecho que desde entonces se hayan realizado experimentos entre cuyos objetivos ha estado la búsqueda de partículas que respondieran a otro tipo de agregados de quarks, un esfuerzo que ha encontrado su recompensa en este hallazgo", ha remarcado.
Por su parte, una de las investigadoras del IFIC participante en LHCb Arantza Oyanguren ha incidido en que este resultado es "muy relevante" para entender la constitución de estados ligados de partículas, y "demuestra las posibilidades que ofrece el experimento LHCb para realizar distintos tipos de medidas y descubrimientos".
Además, otros científicos del IFIC, liderados por el catedrático de Física Teórica de la Universidad de Valencia Eulogio Oset, han realizado una importante labor teórica en la búsqueda de estos nuevos estados formados por más de tres quarks.
DESINTEGRACIÓN DE UN BARIÓN
Los investigadores del LHCb han buscado estados de pentaquarks examinando la desintegración de un barión, llamado Lambda b, en otras tres partículas: J-psi, un protón y un kaón con carga eléctrica. El estudio del espectro de masas de las dos primeras reveló la existencia de estados intermedios en su producción. Estos se han llamado Pc(4450)+ y Pc(4380)+, el primero claramente visible en forma de pico en los datos mientras que para el segundo se requiere analizar todos los datos del experimento.
En este sentido, el físico de LHCb Tomasz Skwarnicki, de la Universidad de Siracusa (EE.UU.), ha sostenido que gracias a la gran cantidad de datos proporcionada por el LHC y a la excelente precisión del detector, han examinado "todas las posibilidades del origen de estas señales" por lo que concluyen que "solo se pueden explicar por estados de pentaquark". "Para ser precisos, los estados deben estar formados por dos quark up (arriba), un quark down (abajo), un quark charm (encanto) y su antipartícula, un anti-charm", ha aseverado.
Otros experimentos anteriores que han buscado pentaquarks no arrojaron resultados concluyentes. Lo que diferencia a LHCb es que es capaz de buscar pentaquarks con diferentes técnicas, aunque todas apuntan a la misma conclusión. "El siguiente paso será estudiar cómo los quarks se mantienen unidos en los pentaquarks", ha agregado.
"Los quarks podrían estar unidos fuertemente", ha explicado el físico de LHCb Liming Zhang, de la Universidad de Tsinghua (China), "o podrían estar unidos más débilmente, en una especie de molécula de mesón-barión en la cual ambos experimentan una fuerza fuerte residual parecida a la que mantiene unidos a protones y neutrones para formar el núcleo".
Sin embargo, según ha indicado las mismas fuentes, se necesitarán más estudios para distinguir entre ambas posibilidades, y para ver qué más pueden enseñar los pentaquarks, aunque "los datos que recopilará el LHCb en el Run 2 del LHC recién iniciado permitirán hacer progresos en este sentido".
