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Xi-cc++

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Particula en CERN.png

Xi-cc++ es una nueva partícula, que fue descubierta durante un experimento en el Gran Colisionador de Hadrones (GCH), el mayor centro de investigación dedicado a la física de partículas del mundo en las afueras de Ginebra.

El descubrimiento el 6 de julio de 2017, ayudará a los investigadores a entender en mayor profundidad la llamada "fuerza nuclear fuerte" que mantiene cohesionado el centro de los átomos. La existencia de esta partícula había sido determinada teóricamente, pero esta es la primera vez que fue identificada.

El experimento LHCb del CERN anuncio el hallazgo de una nueva partícula en la Conferencia de Física de Altas Energías organizada por la Sociedad Europea de Física en Venecia (Italia). El Gran Colisionador de Hadrones de Ginebra (Suiza) ha observado una nueva partícula, denominada Ξcc++ (Xicc++), perteneciente a la familia de los bariones, un tipo de partículas subatómicas formadas por tres quarks cuyos miembros más representativos son el neutrón y el protón. El descubrimiento ha sido difundido en la misma semana en la que se cumplen cinco años del hallazgo del bosón de Higgs.

Esta nueva partícula bariónica había sido predicha por el Modelo Estándar de la Física de Partículas, sin embargo, su existencia no había podido ser confirmada hasta hoy. Según explica el CERN en un comunicado, la partícula detectada por el LHCb presenta una masa de aproximadamente 3621 MeV, una característica que la convierte en una partícula cuatro veces más pesada que el barión más popular, el protón. Esta propiedad se debe a que la nueva partícula cuenta con un doble quark encanto (charm, en inglés).

Según el Modelo Estándar, las partículas elementales se dividen en fermiones y bosones. A su vez, existen dos tipos fundamentales de fermión, los leptones, como los electrones, y los quarks. En el caso de los quarks, existen seis tipos o sabores distintos: quark u (up, arriba), quark d (down, abajo), quark s (strange, extraño), quark c (charm, encanto), quark t (top/truth, cima/verdad) y quark b (bottom/beauty, fondo/belleza). Los bariones son partículas subatómicas formadas precisamente por tres quarks. En el caso de Xicc++, la partícula está constituida por dos quarks c (charm, encanto) y un quark u (up, arriba). Los quarks c (charm) son quarks pesados, al igual que los quarks s (strange), t (top) y b (bottom); mientras que los quarks ligeros son los quarks u (up) y d (down).

Una nueva frontera en Física

Es la primera vez que se detecta una partícula de este tipo de forma inequívoca, ya que anteriormente solo se había logrado observar bariones con un solo quark pesado. Por ejemplo, el protón tiene dos quarks u (up) y un quark d (down) y el neutrón presenta dos quarks d (down) y un quark u (up). Es decir, estas dos partículas subatómicas tan famosas presentan tres quarks ligeros, sin embargo, Xicc++ cuenta con dos quarks pesados y un quark ligero, de ahí que sea cuatro veces más pesada que un protón o un neutrón. La observación del CERN es una evidencia más que apoya el Modelo Estándar de la Física de Partículas.

Los resultados del mayor laboratorio de física de partículas del mundo han sido enviados para publicar en la revista Physical Review Letters, por lo que sus conclusiones aún deben ser revisadas por la comunidad científica. "Encontrar un barión con un doble quark pesado es de gran interés ya que nos ofrecerá una herramienta única para evaluar la cromodinámica cuántica, una teoría que describe la interacción fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales", dice Giovanni Passaleva, portavoz de la colaboración LHCb. La teoría de la cromodinámica cuántica, propuesta por David Politzer, Frank Wilczek y David Gross, cuyo trabajo les valió el premio Nobel de Física en 2004, explica cómo interactúan los quarks y cuál es la estructura de los bariones.

"A diferencia de otros bariones, en los que los tres quarks llevan a cabo un 'baile complejo' unos con otros, se espera que un barión doblemente pesado actúe como una especie de sistema planetario, en el que los dos quarks pesados juegan el papel de estrellas pesadas que orbitan una alrededor de la otra, mientras que el quark más ligero giraría alrededor de este sistema binario", comenta Guy Wilkinson, antiguo portavoz de la colaboración LHCb. La detección de esta nueva partícula por parte del CERN aumenta las expectativas de encontrar nuevos miembros de este tipo de partículas subatómicas, una búsqueda que llevará a cabo el Gran Colisionador de Hadrones en Ginebra.[1]

Dos pesados

Xi-cc++.jpg

Casi toda la materia que vemos a nuestro alrededor está hecha de neutrones y protones, que conforman el centro de los átomos.

Protón

Estos están compuestos de tres partículas más pequeñas llamadas quarks que pueden ser pesados o livianos. En total hay seis tipos de quarks que se combinan de diferentes maneras para formar otra clase de partículas.

Las que se han detectado hasta el momento contienen como máximo un quark pesado. Esta, sin embargo, es la primera vez que los investigadores confirman la existencia de una partícula con dos quarks pesados.

Comportamiento

Según Guy Wilkinson, profesor de la Universidad de Oxford, hay una diferencia interesante entre la nueva partícula y las que han sido descubiertas hasta ahora.

"A diferencia de otras partículas de su tipo, en la que los tres quarks ejecutan una elaborada danza entre ellas, se espera que una partícula con dos quarks pesados actúe como si fuese un sistema planetario, en el que los dos quarks pesados son como dos estrellas que orbitan una alrededor de la otra, con la más liviana orbitando alrededor de este sistema binario".

El equipo de investigadores medirá ahora las propiedades de Xi-cc++ para establecer cómo se comporta esta nueva organización de quarks y cómo la fuerza nuclear fuerte mantiene al sistema cohesionado.

También esperan encontrar más partículas con dos quarks pesados.

Otra propiedad curiosa de la partícula es que tiene dos cargas positivas -el doble que el protón- y es cuatro veces más pesada que éste.

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La Organización Europea para la Investigación Nuclear (nombre oficial), comúnmente conocida por la sigla CERN (sigla provisional utilizada en 1952, que responde al nombre en francés Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, es decir, Consejo Europeo para la Investigación Nuclear),​ ​ es el mayor laboratorio de investigación en física de partículas del mundo.

Está situado en Suiza cerca a la frontera con Francia, entre la comuna de Saint-Genis-Pouilly (en el departamento de Ain) y la comuna de Meyrin (en el cantón de Ginebra).

Como una instalación internacional, el CERN no está oficialmente ni bajo jurisdicción francesa ni suiza. Los estados miembros contribuyen conjunta y anualmente con CHF 1.000 millones (aproximadamente € 664 millones, USD 1.000 millones).​ ​

El centro fue premiado en 2013 con el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica junto a Peter Higgs y François Englert.

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