Las partículas están hechas enteramente de fuerza.

Ilustración de la colisión de partículas. Crédito: Creado por inteligencia artificial.

El modelo estándar de física de partículas es la teoría fundamental que resume elegantemente nuestra comprensión de las fuerzas y partículas fundamentales que componen el universo. Piense en ello como una especie de tabla periódica de física de partículas. Este modelo clasifica todas las partículas subatómicas conocidas, incluidos seis tipos de quarks, seis tipos de leptones (como el electrón) y partículas portadoras de fuerza, como fotones para el electromagnetismo, gluones para la fuerza fuerte y bosones W y Z para la fuerza débil. fuerza. .

Los protones y neutrones no forman parte del modelo estándar porque son partículas más grandes formadas por quarks. Todas las partículas más grandes y toda la materia están formadas únicamente por quarks y leptones.

Entre las muchas partículas predichas por el Modelo Estándar, hay algunas partículas exóticas que aún no han sido confirmadas. Esto incluye las “bolas de pegamento”, o haces de partículas hechas enteramente de gluones, que son las partículas que transmiten la fuerza fuerte. En otras palabras, una bola de pegamento es una partícula hecha enteramente de fuerza. Fanáticos de Star Wars, ¡regocíjense!

No dejes que el ridículo nombre te engañe. Globales Muy interesante y, a pesar de su naturaleza esquiva, muchos físicos de partículas están convencidos de que realmente existe. Recientemente, décadas de trabajo en el Colisionador de Partículas de Beijing pueden haber encontrado finalmente la primera evidencia de la existencia de una bola de pegamento, una nueva partícula llamada X(2370) que se desintegra a partir de un tipo particular de mesón, conocido como J/ψ.

Una pelota hecha de poder

Detector espectrómetro de Beijing (imagen de la cooperación BESIII)
Detector de espectrómetro de Beijing. Crédito: Colaboración BESIII.

La principal diferencia entre las bolas de pegamento y otras moléculas radica en su estructura y las interacciones involucradas. En los hadrones típicos, como los protones y los neutrones, los gluones actúan como el «pegamento» que media la fuerza fuerte entre los quarks. Por el contrario, las bolas de pegamento son estados de gluones puros, que son esencialmente colecciones de gluones unidos entre sí. Esta autointeracción es una característica única que surge de la capacidad de los gluones para interactuar entre sí, a diferencia de otros portadores de fuerza como los fotones en el electromagnetismo.

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Detectar y estudiar bolas de pegamento es difícil porque se espera que se mezclen con otras partículas que contienen quarks y se descompongan en partículas más familiares, lo que las hace difíciles de alcanzar en las observaciones experimentales.

Desde que se puso en funcionamiento por primera vez en 2008, el Espectrómetro III de Beijing, un experimento de detección de partículas ubicado en el Colisionador de Electrones y Positrones en Beijing, ha registrado 10 mil millones de eventos de forma de partículas J/ψ. Estas son algunas de las partículas más inestables que existen, y existen por un breve momento antes de descomponerse en otra cosa, incluida la partícula X(2370) recientemente identificada.

X(2370) presenta propiedades interesantes que son consistentes con las esperadas de una bola de pegamento. No presenta carga eléctrica, ni valencia extraña y una masa dentro del rango esperado para el estado de glóbulo más ligero. Los resultados también son notablemente consistentes con las predicciones de la cromodinámica cuántica (QCD), un método computacional que recientemente ha madurado lo suficiente como para predecir partículas tan exóticas con alta precisión.

Según investigadores chinos, la significación estadística de los resultados es superior a 5 sigma. Esto significa que hay sólo un 0,00006 % de posibilidades de que la lectura sea una anomalía estadística aleatoria.

Una ilustración de cómo se formó esta nueva partícula.
El mesón J/ψ puede desintegrarse en un fotón y un gluón. Estos dos gluones pueden luego combinarse para formar temporalmente una partícula X(2370). Crédito: Cartas de revisión física.

Se necesita más estudio

A pesar de estos resultados prometedores, todavía hay motivos para ser cautelosos. La tasa de producción y los índices de ramificación de X(2370) no coinciden exactamente con las expectativas iniciales. Es posible que esta partícula represente otro estado exótico, como un tetraquark, en lugar de una verdadera bola de pegamento, como señaló en un artículo el físico y periodista científico Ethan Siegel. gran pensamiento condición.

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“Sin embargo, con cientos de miles de partículas compuestas que deben existir, pero que nunca antes se habían visto, aún queda trabajo por hacer para determinar la naturaleza completa del lanzamiento si no hay bolas de pegamento en todas ellas. naturaleza, entonces hay algo nuevo que está mal en el Modelo Estándar «Si las bolas de pegamento existen, X(2370) puede ser el primer objeto descubierto por la humanidad», escribió Siegel.

Los nuevos resultados aparecieron en Cartas de revisión física.

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