En el CERN, nuevas partículas producidas

El LHC, o Gran Colisionador de Hadrones, es el acelerador de partículas más grande del mundo. Con una circunferencia de 27 kilómetros, permitió el descubrimiento de muchas partículas, como el bosón de Higgs en 2012, lo que confirmó una teoría del Modelo Estándar que explica por qué. Bosones W y CON tener una misa. Las colisiones en los LHC ocurren a una energía muy alta, y las partículas se aceleran a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Desde que entró en funcionamiento en 2008, se han creado 62 hadrones, partículas compuestas por dos o más quarks, y luego se han descubierto mediante múltiples detectores integrados en este gigantesco acelerador. El más reciente fue destacado por la colaboración del LHCb el 29 de julio: un tetraquark Único en su clase.

¡Pero este no es el único descubrimiento reciente! Entre las muchas otras colaboraciones que estudian los resultados de las colisiones en el LHC se encuentra el llamado Atlas: al estudiar los productos de las colisiones de alta energía, sus científicos pudieron observar la producción de un triplete de bosones enorme W, una primera.

Un nuevo tetraquark exótico

Partículas llamadas “elementales” porque no se pueden descomponer en partículas más pequeñas, los quarks son parte de la modelo estandar de la física. El último describe la estructura de la materia, sus componentes y las cuatro fuerzas fundamentales que gobiernan el Universo. Los quarks ocupan aquí un lugar fundamental, ya que representan, con los leptones, las doce partículas elementales del Universo. Hay seis tipos de quarks, también llamados “sabores”: arriba, abajo, encanto, raro, bajo y alto. Además, para cada sabor hay un anti-quark, con idénticas propiedades, salvo la carga opuesta. Juntos, los quarks forman los llamados “hadrones”, que se componen de dos o más quarks. Juntos, un sabor y su correspondiente anti-quark, hablamos de mesones. A las tres hablamos de bariones. Los protones y neutrones, que forman el núcleo atómico, pertenecen a la última categoría, estando compuestos respectivamente por dos quarks “arriba” y uno “abajo”, y dos quarks “abajo” y un quark “arriba”. Dentro de los hadrones, los quarks están confinados gracias a los gluones, vectores de fuerte interacción.

Pero esta vez, se descubrieron cuatro quarks combinados en un tetraquark. Se les llama partículas “exóticas” porque se diferencian de la materia ordinaria que forma nuestro Universo. Estos quarks tienen una vida útil muy corta, lo que los hace difíciles de detectar. La colaboración LHCb, que tiene como objetivo estudiar la diferencia entre materia y antimateria, ha descubierto un pequeño número de ellos en los últimos años, incluidos cuatro en marzo de 2021. último tetraquark encontrado reside principalmente en su composición: contiene dos quarks encantadores, llamados quarks “pesados”, y dos anti-quarks llamados “ligeros”, una configuración nunca antes vista. Una composición inusual, incluso exótica entre las exóticas, que le permite prolongar su vida: de hecho, es la más larga jamás observada para un hadrón. A través de estos nuevos descubrimientos, los científicos esperan aprender más sobre las diferentes configuraciones de los quarks y cómo interactúan entre sí a través de una fuerte interacción.

Producción simultánea de tres bosones W

Entre las otras interacciones fundamentales está la interacción electrodébil, estudiada por Colaboración Atlas. Responsable de la radiactividad y el mecanismo detrás de la fusión nuclear, esta interacción se lleva a cabo por los bosones W y Z, que las partículas intercambian cuando interactúan. Gracias a detectores que registran las partículas emitidas durante las colisiones, los científicos del experimento Atlas sondean estos fragmentos de colisión que forman nuevas partículas y, por su trayectoria, su impulso y su energía, las identifican. Hasta el momento, se han descubierto otros tripletes de bosones gracias a los detectores Atlas y CMS, todos diferentes al anterior hasta ahora, es decir, que contienen al menos un bosón Z. Así, el completo reciente encuentra la lista de tripletes de bosones producidos por colisiones del acelerador .

Para identificar estos tripletes de bosones, el equipo de científicos analizó los datos recopilados entre 2015 y 2018, durante un período de funcionamiento del LHC. En total, se han estudiado casi 20 mil millones de colisiones, de las cuales se ha demostrado que solo una lleva un triplete de bosones W masivo. Los investigadores apuntaron a los productos de desintegración de los bosones W para identificarlos, en particular cuatro modos de desintegración con mayor probabilidad de ser detectados. Gracias al descubrimiento, los científicos podrán estudiar otro fenómeno, llamado “acoplamiento cuártico de bosones gauge”, cuando dos bosones W chocan, y así profundizar en su conocimiento del Modelo Estándar.