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[FONT=arial]Corría el año 1964 (el mismo en el que Peter Higgs publicó su estudio sobre el bosón que lleva su nombre y que, unas décadas más tarde, el 4 de julio de 2012, se descubriría) y un joven investigador de 35 años revolucionó la física de partículas proponiendo la existencia de los bariones (compuestos por 3 quarks) y los mesones (formados por un quark y un antiquark. Por lo tanto, muy intestables), lo cual le valdría el Premio Nobel de Física, que se le concedió en 1969. Ah, los 60, la Edad de Oro de la Física de Partículas...
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Pero nuestra edad es también interesante para este campo. Tras el descubrimiento del Bosón de Higgs y su parón durante un año, el LHC ha vuelto, y con más fuerza que nunca, como suele decirse. Trabaja ahora a los 13 TeV, todo un récord de energía. De hecho, hace poco más de un mes se anunciaron las primeras colisiones a este nivel de energía. Pero aún hay más sorpresas. La cantidad de datos recogidos por el LHC en su primera tanda, antes del parón, es tal que los científicos aún continúan estudiándolos. Y ha sido ahí (en concreto en los datos del LHCb) donde ha aparecido otro gran descubrimiento: el de los pentaquarks.
"El pentaquark no es solo una nueva partícula" - dijo el portavoz de LHCb, Guy Wilkinson, - "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. Estudiar sus propiedades nos permitirá entender mejor cómo se forma la materia ordinaria, los protones y neutrones que nos componen".
Todos los científicos coinciden en algo: no es un descubrimiento que suponga el inicio de una "nueva física" (tan a menudo escrita en los medios tras la puesta en marcha del LHC a la máxima potencia). ¡Qué va! El modelo de quarks predecía la existencia de este tipo de partículas, formadas por cuatro quarks y un antiquark. Es más, hace algo más de un año se confirmó la existencia de un sistema de dos bariones (un total de seis quarks) [enlace aquí, página 6]. Y también de un tetraquark: el Z(4330).
"El modelo de quarks, propuesto hace más de 50 años no excluye la posibilidad de que existan partículas formadas por más de tres quarks, pero estos llamados hadrones exóticos solo empezaron a dar muestras de su existencia hace pocos años" - dice Juan Saborido, responsable del grupo de la Universidad de Santiago de Compostela participante en LHCb . "[Este hallazgo] no implica física más allá del Modelo Estándar, pero es muy importante para el entendimiento de la estructura de los hadrones".
"Este resultado es importante para la validación de modelos de cromodinámica cuántica, puesto que confirma la existencia de estados ligados cuyo contenido en quarks es de cinco. Como si un mesón (2 quarks) y un barión (3 quarks) pudieran formar un estado ligado. Un símil serían las moléculas formadas por distintos átomos" - dice el investigador del grupo del LHCb en la Universidad de Barcelona, Eugeni Graugés.
[/FONT][FONT=arial]¿Y cómo se ha conseguido "ver" esta partícula? Observando la desintegración del barión Lambda b en la partícula J-psi, en un protón y en un kaón cargado eléctricamente. Se estudió el espectro de masa del J-psi y del protón y se descubrió que existían estados intermedios en su producción, llamados Pc(4450)+y Pc(4380)+. El espectro de masas J/ψ p indica la presencia de dos picos: uno a 4380 ± 8 ± 29 MeV con una anchura de 205 ± 18 ± 86 MeV, y un segundo pico más estrecho a 4449,8 ± 1,7 ± 2,5 MeV con anchura 39 ± 5 ± 19 MeV. Ambos picos se interpretan como señal del pentaquark Pc, un estado con espín 3/2 y el otro con espín 5/2. [/FONT][FONT=arial][FONT=arial]
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"Gracias a la gran cantidad de datos proporcionada por el LHC y a la excelente precisión de nuestro detector, hemos examinado todas las posibilidades del origen de estas señales y concluimos que solo se pueden explicar por estados de pentaquark", declaró el físico de LHCb Tomasz Skwarnicki, de la Universidad de Siracusa (EE.UU.). "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".[/FONT][/FONT][FONT=arial][FONT=arial]
[/FONT][/FONT][FONT=arial][FONT=arial]"Los quarks podrían estar unidos fuertemente" - explica el físico de LHCb Liming Zhang - "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".
En cualquier caso, el estudio ya se ha enviado a Physical Review Letters y se ha subido en arxiv.org. El estudio cuenta con un gran respaldo: 9 sigma (aunque, si no recuerdo mal, el experimento del BICEP2, tan sonado y luego refutado por no haber tenido lo suficientemente en cuenta al polvo cósmico, era de 5 sigma). Otra cosa curiosa viene cuando nos metemos en este enlace y vemos los autores:
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Esto es una muestra de que la ciencia hoy día, especialmente la física de partículas, no es individual, sino colectiva.
Puedes consultar la investigación (en inglés) emitida por el LHCb en este enclace. Y alguien me haría un gran favor si me explicara qué significa esta gráfica, porque no la entiendo [/FONT][/FONT]
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Os dejo también notas de prensa en español:
- El País (materia): aquí
- Agencia sinc: aquí
- CPAN: aquí[/FONT]
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Pero nuestra edad es también interesante para este campo. Tras el descubrimiento del Bosón de Higgs y su parón durante un año, el LHC ha vuelto, y con más fuerza que nunca, como suele decirse. Trabaja ahora a los 13 TeV, todo un récord de energía. De hecho, hace poco más de un mes se anunciaron las primeras colisiones a este nivel de energía. Pero aún hay más sorpresas. La cantidad de datos recogidos por el LHC en su primera tanda, antes del parón, es tal que los científicos aún continúan estudiándolos. Y ha sido ahí (en concreto en los datos del LHCb) donde ha aparecido otro gran descubrimiento: el de los pentaquarks.
"El pentaquark no es solo una nueva partícula" - dijo el portavoz de LHCb, Guy Wilkinson, - "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. Estudiar sus propiedades nos permitirá entender mejor cómo se forma la materia ordinaria, los protones y neutrones que nos componen".
Todos los científicos coinciden en algo: no es un descubrimiento que suponga el inicio de una "nueva física" (tan a menudo escrita en los medios tras la puesta en marcha del LHC a la máxima potencia). ¡Qué va! El modelo de quarks predecía la existencia de este tipo de partículas, formadas por cuatro quarks y un antiquark. Es más, hace algo más de un año se confirmó la existencia de un sistema de dos bariones (un total de seis quarks) [enlace aquí, página 6]. Y también de un tetraquark: el Z(4330).
"El modelo de quarks, propuesto hace más de 50 años no excluye la posibilidad de que existan partículas formadas por más de tres quarks, pero estos llamados hadrones exóticos solo empezaron a dar muestras de su existencia hace pocos años" - dice Juan Saborido, responsable del grupo de la Universidad de Santiago de Compostela participante en LHCb . "[Este hallazgo] no implica física más allá del Modelo Estándar, pero es muy importante para el entendimiento de la estructura de los hadrones".
"Este resultado es importante para la validación de modelos de cromodinámica cuántica, puesto que confirma la existencia de estados ligados cuyo contenido en quarks es de cinco. Como si un mesón (2 quarks) y un barión (3 quarks) pudieran formar un estado ligado. Un símil serían las moléculas formadas por distintos átomos" - dice el investigador del grupo del LHCb en la Universidad de Barcelona, Eugeni Graugés.
[/FONT][FONT=arial]¿Y cómo se ha conseguido "ver" esta partícula? Observando la desintegración del barión Lambda b en la partícula J-psi, en un protón y en un kaón cargado eléctricamente. Se estudió el espectro de masa del J-psi y del protón y se descubrió que existían estados intermedios en su producción, llamados Pc(4450)+y Pc(4380)+. El espectro de masas J/ψ p indica la presencia de dos picos: uno a 4380 ± 8 ± 29 MeV con una anchura de 205 ± 18 ± 86 MeV, y un segundo pico más estrecho a 4449,8 ± 1,7 ± 2,5 MeV con anchura 39 ± 5 ± 19 MeV. Ambos picos se interpretan como señal del pentaquark Pc, un estado con espín 3/2 y el otro con espín 5/2. [/FONT][FONT=arial][FONT=arial]
[FONT=arial][FONT=arial]Posible representación de un pentaquark. Los quarks pueden estar fuertemente unidos (izquierda) o ser un mesón y un barión débilmente unidos, como una molécula[/FONT][/FONT]
[FONT=arial][FONT=arial]"Gracias a la gran cantidad de datos proporcionada por el LHC y a la excelente precisión de nuestro detector, hemos examinado todas las posibilidades del origen de estas señales y concluimos que solo se pueden explicar por estados de pentaquark", declaró el físico de LHCb Tomasz Skwarnicki, de la Universidad de Siracusa (EE.UU.). "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".[/FONT][/FONT][FONT=arial][FONT=arial]
[/FONT][/FONT][FONT=arial][FONT=arial]"Los quarks podrían estar unidos fuertemente" - explica el físico de LHCb Liming Zhang - "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".
En cualquier caso, el estudio ya se ha enviado a Physical Review Letters y se ha subido en arxiv.org. El estudio cuenta con un gran respaldo: 9 sigma (aunque, si no recuerdo mal, el experimento del BICEP2, tan sonado y luego refutado por no haber tenido lo suficientemente en cuenta al polvo cósmico, era de 5 sigma). Otra cosa curiosa viene cuando nos metemos en este enlace y vemos los autores:
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Esto es una muestra de que la ciencia hoy día, especialmente la física de partículas, no es individual, sino colectiva.
Puedes consultar la investigación (en inglés) emitida por el LHCb en este enclace. Y alguien me haría un gran favor si me explicara qué significa esta gráfica, porque no la entiendo [/FONT][/FONT]
[FONT=arial][FONT=arial]:[FONT=arial][FONT=arial]"LHCb physicists first tried to describe the data with conventional hadrons from the traditional quark model, including 14 Λ*resonances. As this did not give a satisfactory description of the data, they tried to add one Pc+ state, and when that was not sufficient they added a second state. The first one has a mass of 4449.8±1.7±2.5 MeV and a width of 39±5±19 MeV, while the second is wider, with a mass of 4380±8±29 MeV and a width of 205±18±86 MeV. The statistical significance of each of these resonances is more than 9 standard deviations. The J/ψp invariant mass spectrum from the data (below, left) is shown as solid (black) diamonds with error bars, while the solid (red) points show the results of the best data interpretation taking into account quantum mechanical description of Pc+ states formation in the presence of conventional Λ* resonances. The blue open circles with the shaded histogram represent the contribution of the Pc+(4450) state. The purple filled circles connected by the histogram represent the Pc+(4380) state. This wider state is clearly seen in the insert for which a more restricted range of the Kp invariant mass spectrum (above 2 GeV) was required. Each Λ* component is also shown in different colors"
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Os dejo también notas de prensa en español:
- El País (materia): aquí
- Agencia sinc: aquí
- CPAN: aquí[/FONT]
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