Un nuevo tipo de partícula que confunde a los físicos

Físicos que trabajan independientemente en dos laboratorios de física de partículas diferentes han encontrado evidencias tentadoras de un nuevo y misterioso hadrón. Apodado Z _c (3900), la partícula parece ser una “charmonio cargado” y está hecha de quarks ensamblados de una manera que posiblemente nunca se ha visto antes. Otros estudios de Z _c (3900) podrían proporcionar nueva información sobre la fuerza fuerte que pega juntos los quarks de los hadrones.

Los charmonios, que son mesones pesados, contienen un quark encanto y un anti-quark. Debido a que son una partículas compuestas, pueden existir en un número de diferentes estados de energía; el más famoso es el primer estado excitado llamado J / ψ. Descubierto en 1974,  J / ψ hizo que físicos se dieran cuenta por primera vez que los quarks eran reales. Aunque los físicos han aprendido mucho acerca de los quarks en las últimas cuatro décadas, las teorías actuales todavía no son lo suficientemente buenas para predecir cuál de las muchas posibles combinaciones de quarks formará mesones estables.

Z _c (3900) fue descubierto independientemente por físicos del experimento BESIII en Beijing y el experimento Belle en Tsukuba, Japón. Ambos equipos se centraron en la misteriosa partícula Y (4260), que fue descubierta en 2005 en el experimento BaBar en los EE.UU.. Y (4260) es quizás la más enigmática de las partículas “XYZ”, que se han producido en la última década en BaBar, Belle, BESIII y en otros lugares.

A pesar de que se cree que son combinaciones de quarks, las partículas XYZ han desafiado hasta ahora una explicación. A primera vista, Y (4260)  tiene una masa de aproximadamente 4,260 GeV / c ² , lo que parece ser un mesón charmonio. Sin embargo, una inspección más detallada sugiere que sus propiedades no pueden explicarse simplemente en términos de poseer un quark encanto y un anti-quark unidos por la fuerza nuclear fuerte.

Una posible explicación es que Y (4260) forma parte de una nueva familia de partículas  híbridas en los que existen gluones que regulan la fuerza fuerte en estados excitados. Alternativamente, Y (4260) podría contener cuatro quarks en lugar de sólo dos (una estructura tetraquark) e incluso podría parecerse a una “molécula” hecha de dos mesones unidos.

El descubrimiento se describe en detalle en la revista Physical Review Letters en dos artículos

Autor: Hamish Johnston

Enlace original. ‘Charged charmonium’ confounds particle physicists