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1 de Octubre de 2015
Física de partículas

Pentaquarks, el último descubrimiento del LHC

El hallazgo de un nuevo tipo de partícula formada por cinco quarks demuestra que estos constituyentes elementales pueden organizarse de un modo nunca antes visto.

Representación esquemática de una de las dos configuraciones posibles del nuevo estado compuesto por cinco quarks. [MOONRUNNER DESIGN]

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN ya puede sumar un descubrimiento más a la lista que inauguró el bosón de Higgs. En los datos registrados por el acelerador apareció hace poco un pentaquark: un nuevo tipo de partícula formada por cinco quarks, los constituyentes fundamentales del protón y el neutrón. El hallazgo, esperado desde hace tiempo (su existencia había sido predicha hace más de cincuenta años), aporta valiosa información sobre las distintas maneras en que puede organizarse la materia para dar forma al mundo que conocemos.

Se conocen cientos de partículas integradas por quarks. Hasta ahora, sin embargo, todas ellas podían clasificarse en uno de dos grandes grupos: bariones, formados por tres quarks (como el protón y el neutrón), y mesones, compuestos por un quark y un antiquark. Hace tiempo que esta escueta taxonomía tenía perplejos a los físicos, ya que la teoría matemática que describe el comportamiento de los quarks no prohíbe que existan otras combinaciones. En los últimos años, algunos grupos han observado indicios de otros agregados exóticos (como la partícula ZC(3900), compuesta por dos quarks y dos antiquarks), pero su interpretación es aún objeto de polémica, señala Eric Swanson, físico de la Universidad de Pittsburgh. Y las supuestas detecciones de pentaquarks anunciadas hace una década resultaron ser falsos positivos.

La señal observada ahora por el LHC no parece dejar lugar a dudas. «Llevo treinta años en esto y he visto ir y venir muchos datos», apunta Swanson, quien no participó en el descubrimiento. «Los datos son claros y no les veo ninguna otra explicación convincente.» Los investigadores del LHC publicaron su hallazgo el pasado mes de agosto en Physical Review Letters.

Por el momento, los resultados no dejan claro si los cinco quarks que componen la nueva partícula se hallan todos estrechamente unidos entre sí o si, por el contrario, se trata más bien de una «molécula subatómica» formada por una unión débil entre un barión y un mesón. Los futuros experimentos del LHC, que el pasado mes de junio reanudó sus operaciones a una energía mucho mayor que la empleada hasta ahora, tal vez permitan dilucidar la naturaleza de la nueva partícula o incluso crear otras del mismo tipo, señala Sheldon Stone, físico de la colaboración autora del hallazgo.

En cualquier caso, la mera confirmación de la existencia de pentaquarks demuestra que la variedad de partículas observada hasta ahora en la naturaleza y en los experimentos de física de altas energías no hace justicia a la riqueza del mundo subatómico. El descubrimiento ha reavivado la curiosidad por saber qué partículas exóticas podrían aparecer en el futuro.

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