Consiguen detectar la partícula del inicio del Universo
Físicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el mayor acelerador de partículas del mundo, situado cerca de Ginebra en el CERN, han detectado por primera vez una misteriosa partícula que se cree que existió en las primeras millonésimas de segundo después del Big Bang.
Denominadas partículas "X", por su
estructura desconocida, fueron halladas en un medio llamado plasma de
quark-gluones, generado en el LHC mediante la colisión de iones de plomo. Allí,
entre los trillones de partículas producidas por estas colisiones, los físicos
consiguieron extraer 100 de las exóticas motas.
Al estudiar las partículas X primordiales con más
detalle, los científicos, que publicaron sus resultados en la revista Physical
Review Letters, esperan construir la imagen más precisa hasta la fecha de los
orígenes del universo.
"Esto es solo el principio de la
historia", afirma el físico Yen-Jie Lee, del Laboratorio de Ciencias Nucleares
del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), y miembro de la colaboración
internacional CMS, con sede en el CERN (Suiza), la Organización Europea para la
Investigación Nuclear.
"Hemos demostrado que podemos encontrar una
señal. En los próximos años queremos utilizar el plasma de quark-gluones para
sondear la estructura interna de la partícula X, lo que podría cambiar nuestra
visión de qué tipo de material debería producir el universo", agregó.
Apenas unos instantes después del Big Bang, el universo
primitivo era un plasma sobrecalentado a billones de grados, compuesto por
partículas elementales llamadas quarks y gluones. Subsecuentemente estas
partículas se unieron brevemente en innumerables combinaciones antes de
enfriarse y asentarse en configuraciones más estables, formando los neutrones
de los que se compone hoy la materia normal.
En ese brevísimo lapso, las partículas del plasma de
quark-gluones colisionaron, se pegaron y volvieron a separarse en diferentes
configuraciones. Una de esas configuraciones es la partícula X, la cual no
sabemos cómo se formó.
Para recrear las condiciones primitivas del
universo, los investigadores del LHC dispararon átomos de plomo cargados
positivamente entre sí a gran velocidad, haciéndolos chocar para producir miles
de partículas más en una explosión momentánea de plasma que se asemeja a la
sopa primordial caótica del Big Bang.
A pesar de la complejidad de la tarea esa fue la
parte fácil. Lo difícil, gracias en parte a que las partículas X tienen una
vida muy corta, fue examinar los datos de 13.000 millones de colisiones de
iones pesados para encontrar las partículas X.
"En teoría, hay tantos quarks y gluones en el
plasma que la producción de partículas X debería ser mayor", dijo Lee.
"Pero la gente pensaba que sería demasiado difícil buscarlas, porque hay
muchas otras partículas producidas en esta sopa de quarks".
Así, para examinar los millones de colisiones, el
equipo desarrolló un algoritmo. En medio de esta sopa de partículas ultradensa
y de alta energía, los investigadores, según detalla el comunicado del MIT,
pudieron extraer unas 100 partículas X, de un tipo conocido como X (3872),
llamado así por la masa estimada de la partícula.
"Es casi impensable que podamos identificar
estas 100 partículas a partir de este enorme conjunto de datos", dijo Lee,
que, junto al coautor Jing Wang, físico del MIT, realizó múltiples
comprobaciones para verificar su observación. "Cada noche me preguntaba:
¿es esto realmente una señal o no?", aseguró Wang. "Y al final, los
datos decían que sí".
Por el momento, los datos son insuficientes para
saber más sobre la estructura de la partícula X. Sin embargo, los
investigadores planean reunir muchos más datos en los próximos uno o dos años,
que deberían ayudar a dilucidar la estructura de la partícula X.
Mientras que los protones y los neutrones están
formados por tres quarks cada uno, los físicos creen que las partículas X
pueden estar formadas por cuatro, aunque no saben cómo están unidos. Los
científicos creen que la nueva partícula podría estar formada por cuatro quarks
unidos con la misma fuerza, lo que la convertiría en una partícula exótica
llamada tetraquark, o por dos pares de quarks –llamados mesones– poco unidos
entre sí.
"Actualmente, nuestros datos son consistentes
con ambas [estructuras] porque aún no tenemos suficientes estadísticas",
dijo Lee. "En los próximos años, tomaremos muchos más datos para poder
separar estos dos escenarios. Eso ampliará nuestra visión de los tipos de
partículas que se produjeron abundantemente en el universo primitivo".
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Referencia:
https://www.dw.com/es/f%C3%ADsicos-detectan-por-primera-vez-misteriosas-part%C3%ADculas-x-del-principio-de-los-tiempos/a-60594323
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