Física

Descubiertos parientes exóticos de protones y neutrones

(NC&T) El hallazgo de las dos partículas ha sido realizado por un nutrido equipo de científicos de muchas partes del mundo que participan en el proyecto de colaboración CDF del laboratorio Fermilab.

Como los protones y los neutrones, las nuevas partículas están formadas por tres quarks, considerados los ladrillos básicos de la materia. Hay seis tipos diferentes de quarks: Up, Down, Strange, Charm, Bottom y Top (u, d, s, c, b, t). Los protones contienen dos quarks Up y uno Down (u-u-d), mientras que los neutrones tienen dos Down y uno Up (d-d-u).

La investigación efectuada por los científicos del proyecto CDF ha desvelado dos nuevas partículas de tres quarks entre los que figura el quark Bottom, que presentan las combinaciones de quarks u-u-b y d-d-b. La teoría de los quarks predice seis tipos diferentes de bariones con un quark Bottom. Sólo se había observado uno en el pasado y los experimentos del CDF han presentado ahora dos adicionales.

Estas partículas, denominadas Sigma-sub-b, son como raras joyas que los investigadores encuentran excavando entre los datos. Así, pieza por pieza, los científicos están desarrollando un mejor cuadro de cómo se construye la materia a partir de los quarks, y profundizando en las fuerzas subatómicas que unen y separan a estos últimos. Este descubrimiento ayuda a completar la tabla periódica de los bariones.

Protones y neutrones
Impresión artística de un barión. (Foto: Ian MacVicar)
"Barión" es el término empleado para el tipo de partículas que contienen tres quarks, y los científicos esperan catalogarlas todas. Si bien la materia alrededor nuestro está formada por bariones (protones, neutrones) que contienen los quarks Up y Down, la materia exótica, que fue abundante en la infancia del universo, también contiene otros quarks. En el Fermilab, y empleando el Tevatrón, uno de los aceleradores de partículas más poderosos del mundo, los físicos pueden recrear las condiciones presentes durante las fases iniciales de la formación del universo, reproduciendo la materia exótica.

El experimento del CDF identificó 103 partículas u-u-b, también conocidas como partículas Sigma-sub-b cargadas positivamente, y 134 partículas d-d-b, o partículas Sigma-sub-b cargadas negativamente. Para encontrar este número de partículas, los científicos tuvieron que estudiar más de 100 billones de colisiones de alta energía entre protones y antiprotones producidas por el Tevatrón.

Las nuevas partículas son sumamente efímeras y se desintegran en una mínima fracción de segundo. Como un quark Bottom pesa casi tanto como un átomo de litio, producir las raras combinaciones de tres quarks con uno o más quarks Bottom requiere de aceleradores que suministren a las partículas muy altas energías. El Tevatrón del Fermilab acelera protones y antiprotones y los hace chocar con una energía de 2 teraelectronvoltios. En las colisiones, la energía se transforma en masa. Dadas las bajas tasas de creación de las nuevas partículas que contienen los quarks Bottom, el Tevatrón debe producir miles de millones de colisiones por segundo para posibilitar que dichas partículas aparezcan y sean encontradas.


Más artículos
Experimentos de altas energías
Estados de materia y antimateria
Elemento 118
Gases destructores del ozono
Superconductividad de los nanocables
Protones y neutrones
Imágenes sin distorsión
Estructuras fotónicas
Observan rara desintegración de neutrones con emisión de luz
Masa del boson w
Luz por cable
Almacenamiento óptico fotónico
Anti-agrupamiento de fermiones
Teoría de las cuerdas
Dimensiones extra
Capacidad de atraer átomos
Ondas gravitatorias
Efecto hall cuántico
Duplicador de energía
Información cuántica