El CERN, usando su Gran Colisionador de Hadrones, junto con la colaboración del experimento LHCb, anunciaron que descubrieron dos nuevas partículas de la familia de los bariones. Las partículas, conocidas como Xi_b’- and Xi_b-, hab'[ian sido ya predichas vía el modelo de quarks que se tiene, pero nunca antes habían sido observadas. Una partícula relacionada: Xi_b0. ya había sido hallada por un experimento llamado CMS en el CERN en el 2012. Los resultados de este último experimento, el LHCb ya aparecen en un artículo del Physical Review Letters.
Las nuevas partículas observadas son bariones, las cuals están hechas de tres quarks que están unidos por una enrome fuerza. Los tipos de quarks son, sin embargo, diferentes: La nuevas partículas X_ib contienen ambas una belleza (b) (una característica de las subpartículas, como podría ser el spin, para tratar de entender de lo que hablamos), una característica de extrañeza “strange” (s) y una hacia abajo (down) (d).
Gracias a los quarks pesados b, se sabe que son seis veces más masivas que el protón. Pero curiosamente las partículas son más que solamente la suma de sus partes: sus masas dependen de cómo estén configuradas. Cada uno de estos quarks tiene atributos como el spin, que no es otra cosa que una manera de medir la orientación, el giro de la partícula. En el estado de la Xi_b’, los spines de los dos quarks menos pesados apuntan en dirección opuesta al quark b, en donde el estado del Xi_b*’ está alineado.
“La naturaleza fue amable en darnos dos partículas por el precio de una”, dijo Matthew Charles, del Laboratorio LPNHE de la Universidad IV de París. “El Xi_b’ es muy cercano en su masa a la suma de los productos cuando hay decaimiento: si hubiese sido ligeramente menor su peso, no podríamos haber visto todo usando su firma de decaimiento que era lo que buscábamos”, indicó el científico.
“Este es un resultado muy emocionante. Gracias al experimento LHCb, la identificación de hadrones es única, en donde hemos sido capaces de separar una señal fuerte con mucha claridad contra el entorno ruidoso (el “background”), dijo Steven Blusk, de la Universidad de Siracusa en Nueva York. “Se demuestra así una vez más la sensibilidad y la precisión del detector LHCb”, agregó.
Además de estudiar las masas de estas partículas, el equipo de investigación estudió su nivel de producción, sus anchos, es decir, una medida que habla de la inestabilidad de dichas partículas, así como otros detalles de su decaimiento. Los resultados checan con las predicciones basadas en la teoría del al Cromodinámica cuántica (QCD), que es una serie de parámetros asociados con etiquetas que llevan los nombres de los colores, pero que no significa nada más realmente.
QCD es parte, de hecho, del Modelo Estándar de las partículas en física, el cual es el modelo más exitoso a la fecha. Es la teoría que describe las partículas fundamentales de la materia, del cómo interactúan las mismas y las fuerzas a las que están sometidas. Al probar la QCD se requiere de mucha precisión, lo cual es la clave para entender la dinámica de los quarks, un modelo que es tremendamente difícil de calcular.
“Si queremos encontrar la nueva física detrás del Modelo Estándar, necesitamos primero tener una imagen mucho más precisa”, dijo el coordinador del LHCb, Patrick Koppenburg, del Instituto Nikhef de Amsterdam. “Esta alta precisión en los estudios podrá ayudarnos a diferenciar entre los efectos del Modelo Estándar y cualquier cosa nueva o inesperada en el futuro”, comentó.
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