CERN ha confirmado el descubrimiento de una nueva clase de partículas: pentaquarks

La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) anunció el descubrimiento de una nueva clase exótica de partículas: los pentaquarks . Fueron encontrados usando el detector LHCb durante los experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones.

"Un pentaquark no es solo una nueva partícula", dijo el portavoz de LHCb Guy Wilkinson. "Es una forma de reunir a los quarks, es decir, los componentes fundamentales de los protones y neutrones ordinarios, en una estructura ordenada que nunca antes se había observado en más de medio siglo de experimentos". Estudiar sus propiedades puede ayudarnos a comprender mejor cómo se organizan la materia ordinaria, los protones y los neutrones, de los cuales todos estamos compuestos ”.

Un paso importante hacia el descubrimiento de los pentaquarks se dio hace 50 años cuando el físico estadounidense Murray Gell-Man, a la edad de 23 años, publicó su trabajo fundamental sobre la extrañeza y el encanto de las partículas elementales. Fue él quien en 1964 fue el primero en postular un modelo de quark de partículas elementales. Según su modelo, se introdujo una familia de partículas llamadas bariones que constan de tres quarks.



Después de esto, se presentaron teorías de que hay una clase de bariones no de tres, sino de cinco quarks. Los primeros en predecir teóricamente la existencia de pentaquarks fueron los científicos rusos D.I. Dyakonov, M.V. Polyakov y V. Yu. Petrov del Instituto de Física Nuclear de Petersburgo en 1997.

Pero la existencia de estas partículas no se pudo probar de ninguna manera. Hasta hoy

Según un comunicado de prensa del CERN, los miembros del grupo LHCb buscaron signos de pentaquarks estudiando la descomposición del barión, conocido como Λ _b, en otras tres partículas: J / ψ _- , protón y kaon cargado. El estudio del conjunto de valores de masa de J / ψ y el protón mostró que durante su formación hay una cierta etapa intermedia, es decir, estados intermedios de la materia. Se llamaron P _c (4450) ⁺ y P _c (4380) ⁺ .



El primero era claramente visible en los gráficos, y se requería la existencia del segundo para explicar completamente los datos experimentales. Estas partículas tienen una masa muy grande: aproximadamente 4.4-4.5 mil megaelectron-voltios, que es aproximadamente cuatro a cinco veces más que el mismo indicador para protones y neutrones.



Como resultado de cientos de experimentos, se recopiló una gran cantidad de datos experimentales, lo que permitió identificar el patrón. Naturalmente, la minería de datos se llevó a cabo en supercomputadoras. Como resultado, fue posible obtener un resultado con confiabilidad estadística del descubrimiento de nueve sigma, que es suficiente para establecer el descubrimiento.



"Debido a la gran cantidad de datos recopilados en el Gran Colisionador de Hadrones y la excelente precisión de nuestro detector, verificamos todas las posibilidades para explicar estas señales y llegamos a la conclusión de que solo pueden explicarse por los estados del pentaquark", dice el físico LHCb Tomasz Skwarnicki de la Universidad de Syracuse. "Más precisamente, el estado intermedio debe estar formado por dos quarks superiores (u-quark), un quark inferior (d-quark), un quark encantado (c-quark) y un antiquark encantado".

Ahora es necesario realizar experimentos adicionales y verificar qué tan fuertes son los lazos de los quarks en los pentaquarks.

El trabajo científico con los resultados del experimento se publica en arXiv.org, hay información adicional disponible en el sitio web de LHCb .

Source: https://habr.com/ru/post/es381661/