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Artículo publicado por Hamish Johnston el 21 de marzo de 2016 en physicsworld.com

Un análisis preliminar de los datos tomados por la colaboración LHCb en el laboratorio de física de partículas del CERN, cerca de Ginebra, arroja dudas sobre la reciente afirmación de los físicos del experimento D0, en el Fermilab en Estados Unidos, sobre el descubrimiento de una exótica partícula que contiene cuatro quarks. Conocida como X(5568), el tetraquark se cree que contiene quarks “up” y “bottom” así como antiquarks “down” y “strange“. Los quarks normalmente se agrupan en pares para formar mesones, o en tríos para crear bariones.

Visión del experimento LHCb

Visión del experimento LHCb Crédito: CERN

La nueva partícula tiene una masa de 5568 MeV/c2 y se encontró en los datos de colisiones protón–antiprotón tomadas a lo largo de nueve años por D0, que se ejecutaban sobre el colisionador Tevatron, ya fuera de servicio. En un artículo enviado a Physical Review Letters y publicado en el servidor de arXiv en febrero, la colaboración D0 identificó el tetraquark con una relevancia estadística de 5.1σ. Esto es superior a las 5 sigmas que normalmente se requieren para un descubrimiento en la física de partículas.

Exceso de pares

No obstante, en lugar de observar la propia partícula X(5568), los físicos de D0 identificaron pares de mesones BS y mesones pi que se crearon por la desintegración de X(5568). Apreciaron un exceso de 133 de tales pares sobre el nivel de fondo esperado. Cada par tenía una energía total de unos 5568 MeV, lo que se corresponde con la masa del tetraquark.

Dado que el X(5568) debería también producirse en las colisiones protón–protón en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, el experimento LHCb – que está diseñado para detectar los mesones B – está en una posición perfecta para el estudio del nuevo tetraquark. Por desgracia, sin embargo, los físicos que trabajan en el LHCb no han encontrado pruebas del X(5568), a pesar de haber analizado 20 veces más eventos de mesones BS que el equipo de D0.

Los tetraquarks son de gran interés para la física de partículas, dado que la mayor parte de los hadrones conocidos son mesones, que contienen un quark y un antiquark, o bariones, que contienen tres quarks. La teoría de la fuerza nuclear fuerte – la cromodinámica cuántica (QCD) – permite otros tipos de bariones exóticos con cuatro quarks (tetraquarks) o cinco quarks (pentaquarks), pero hacer los cálculos usando la QCD es extremadamente difícil, por lo que no está claro si son posibles las configuraciones de tetraquarks o pentaquarks.

Núcleo de charmonium

X(5568) es particularmente interesante debido a que contiene 4 sabores distintos de quarks y antiquarks. Esto es distinto al resto de tetraquarks y pentaquarks conocidos, que todos contiene un par de quark/antiquark charm. Esto llevó a algunos físicos a especular sobre el charmonium – un estado ligado de un quark charm  y un antiquark charm – crea un “núcleo” alrededor de los cuales se pueden crear tetraquarks y pentaquarks.

El análisis del LHCb se describe en una nota de prensa en el sitio web del CERN .

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