El CERN confirma la existencia de hadrones exóticos

El CERN confirma la existencia de hadrones exóticos
La colaboración científica LHCb del CERN ha anunciado que han encontrado un hadrón muy raro denominado Z(4430). Los hadrones son partículas subatómicas formadas por quarks unidos por la interacción nuclear fuerte. Pueden ser bariones o mesones, pero ahora se incorpora este extraño tipo de materia que no es ninguno de los dos.

Los hadrones o partículas formadas por quarks, la matería que compone los átomos y a nosotros mismos, se clasifica en dos tipos: bariones (formados por tres quarks, como el protón y el neutrón del núcleo del átomo) y mesones (formados por un par quark-antiquark, su antipartícula). Sin embargo, la colaboración LHCb ha encontrado una evidencia incontrovertible de que existe una partícula, llamada Z(4430), con una masa aproximadamente cuatro veces la del protón, que tiene al menos cuatro quarks, dos quarks y dos antiquarks para ser exactos. Es decir, que no encaja en el esquema tradicional.

La evidencia hecha pública confirma un resultado anterior del experimento Belle (2008), pero ahora con una evidencia abrumadora. Los investigadores de LHCb han analizado más de 25.000 desintegraciones de mesones B, y los datos indican que Z(4430) se trata de un estado cuántico, una partícula verdadera, con un nivel de significancia estadística cercano a 14 sigma (la evidencia de que se trata de una verdadera observación y no el resultado de algún error en la medida).

Para Bernardo Adeva, investigador de la Universidad de Santiago de Compostela (USC) participante en el experimento LHCb, "hemos encontrado evidencias de nuevas formas de agregación de la materia, estados 'moleculares' constituidos por quarks más complejos de los que hasta ahora se conocían, que algunos denominan 'tetraquarks'. Dos de los quarks que componen este nuevo estado son del tipo charm (encanto, en inglés)".

"El resultado tiene gran importancia en el estudio de la cromodinámica cuántica (QCD), que estudia las interacciones fuertes o nucleares", continúa el investigador. La fuerza fuerte es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, que permite que el núcleo atómico se mantenga unido.

No rompe la teoría pero revela aspectos nuevos

"Existían algunas conjeturas sobre la existencia de este tipo de estados 'exóticos' –añade–. Aunque el hallazgo no rompe con la teoría de QCD, revela aspectos de la teoría que ahora sabemos no son puramente especulativos, e impulsa enormemente la investigación teórica en esta dirección".

En este sentido, atendiendo a la relativamente elevada masa de este estado (del orden de la de un núcleo ligero), y a pesar de que no se trate de un barión (los núcleos del átomo están hechos de bariones, protones y neutrones), "el hallazgo concierne también al campo de la física nuclear o hadrónica".

La colaboración LHCb está formada por 670 científicos de 65 instituciones y 15 países, entre ellos España. Además de investigadores de la Universidad de Santiago de Compostela, participan científicos de la Universidad de Barcelona y la Universidad Ramón Llull. Recientemente se han incorporado a la colaboración investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV). La participación española en el LHC se coordina y promueve desde el CPAN.



CPAN / CERN | SINC

Un nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs

Un nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs
Investigadores del experimento ATLAS del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) han observado las primeras evidencias del bosón de Higgs desintegrándose en fermiones, los ‘ladrillos’ que forman la materia, en lugar de en bosones como se conocía hasta ahora. En el estudio han participado investigadores españoles.

La colaboración internacional del experimento ATLAS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) acaba de hacer públicas las primeras evidencias de la desintegración del recién descubierto bosón de Higgs en dos partículas denominadas tau, pertenecientes a la familia de partículas que compone la materia que vemos en el universo.

Hasta ahora los experimentos del LHC habían detectado la partícula de Higgs mediante su desintegración en otro tipo de partículas denominadas bosones, portadoras de las fuerzas que actúan en la naturaleza, mientras las evidencias de desintegraciones en fermiones no eran concluyentes.

Esta es la primera evidencia clara de este nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs, en cuyo análisis han participado investigadores españoles.

Los miembros de la colaboración ATLAS presentaron los nuevos resultados en un seminario en el CERN el pasado 26 de noviembre. En ellos se muestra por primera vez con un nivel de certeza de 4 sigma – lo necesario para proclamar una genuina observación es 5– al bosón de Higgs decayendo en dos leptones tau (representados por la letra del alfabeto griego τ). Es la primera vez que se ha medido este fenómeno en el bosón de Higgs.

El bosón de Higgs es la partícula descubierta en 2012 por los experimentos ATLAS y CMS del LHC que revela la existencia de un nuevo campo de fuerza en la Naturaleza. También llamado mecanismo de Brout-Englert-Higgs en honor a los físicos que lo propusieron (dos de ellos, Englert y Higgs, galardonados con el Nobel de Física y el Príncipe de Asturias de Investigación).

Este campo de fuerza es responsable del origen de la masa de otras partículas elementales. Sin este mecanismo para generar la masa, la materia que compone todo lo que vemos en el Universo y a nosotros mismos no se hubiera podido formar tal y como la conocemos.

Compatible con el modelo estándar

Se sabía que la partícula de Higgs se desintegra en uno de los dos tipos básicos de partículas que existen: los bosones, responsables de las interacciones (fuerzas) que se producen en la naturaleza. El mecanismo de Brout-Englert-Higgs se propuso para explicar el origen de la masa de este tipo de partículas.

Sin embargo, el modelo estándar de la física de partículas, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones, postulaba que el otro tipo básico de partículas, los fermiones, también adquirían su masa por este mecanismo.

Ahora es la primera vez que los científicos han visto claramente que el bosón de Higgs se desintegra también en este tipo de partículas, los fermiones, los 'ladrillos' que componen la materia visible en el Universo (por ejemplo, los electrones y los quarks que componen los protones de un átomo son fermiones). De hecho, los resultados obtenidos por los científicos del experimento ATLAS son compatibles con las predicciones del modelo estándar.

Estos resultados se han obtenido con los datos recopilados en 2012. A partir de su puesta en marcha en 2015 tras dos años de mantenimiento, los científicos esperan obtener muchos más datos del LHC, funcionando además a la energía para la que se diseñó.

Investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) han participado directamente en este análisis, con un papel importante en la caracterización de los sucesos de fondo, determinación de métodos estadísticos, definición de la técnica multivariante y selección de las variables de entrada, que han sido cruciales para lograr este resultado con un alto nivel de confianza estadística.

Por su parte, los investigadores del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) participantes en el experimento ATLAS trabajan en otros canales para estudiar la desintegración del bosón de Higgs en otros fermiones (quarks top y bottom).

En ATLAS también participan investigadores del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CNM-IMB-CSIC) y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM). En total, unos 200 investigadores españoles participan en el LHC, agrupados por el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

CPAN | SINC

Un nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs

Un nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs
Investigadores del experimento ATLAS del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) han observado las primeras evidencias del bosón de Higgs desintegrándose en fermiones, los ‘ladrillos’ que forman la materia, en lugar de en bosones como se conocía hasta ahora. En el estudio han participado investigadores españoles.

La colaboración internacional del experimento ATLAS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) acaba de hacer públicas las primeras evidencias de la desintegración del recién descubierto bosón de Higgs en dos partículas denominadas tau, pertenecientes a la familia de partículas que compone la materia que vemos en el universo.

Hasta ahora los experimentos del LHC habían detectado la partícula de Higgs mediante su desintegración en otro tipo de partículas denominadas bosones, portadoras de las fuerzas que actúan en la naturaleza, mientras las evidencias de desintegraciones en fermiones no eran concluyentes.

Esta es la primera evidencia clara de este nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs, en cuyo análisis han participado investigadores españoles.

Los miembros de la colaboración ATLAS presentaron los nuevos resultados en un seminario en el CERN el pasado 26 de noviembre. En ellos se muestra por primera vez con un nivel de certeza de 4 sigma – lo necesario para proclamar una genuina observación es 5– al bosón de Higgs decayendo en dos leptones tau (representados por la letra del alfabeto griego τ). Es la primera vez que se ha medido este fenómeno en el bosón de Higgs.

El bosón de Higgs es la partícula descubierta en 2012 por los experimentos ATLAS y CMS del LHC que revela la existencia de un nuevo campo de fuerza en la Naturaleza. También llamado mecanismo de Brout-Englert-Higgs en honor a los físicos que lo propusieron (dos de ellos, Englert y Higgs, galardonados con el Nobel de Física y el Príncipe de Asturias de Investigación).

Este campo de fuerza es responsable del origen de la masa de otras partículas elementales. Sin este mecanismo para generar la masa, la materia que compone todo lo que vemos en el Universo y a nosotros mismos no se hubiera podido formar tal y como la conocemos.

Compatible con el modelo estándar

Se sabía que la partícula de Higgs se desintegra en uno de los dos tipos básicos de partículas que existen: los bosones, responsables de las interacciones (fuerzas) que se producen en la naturaleza. El mecanismo de Brout-Englert-Higgs se propuso para explicar el origen de la masa de este tipo de partículas.

Sin embargo, el modelo estándar de la física de partículas, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones, postulaba que el otro tipo básico de partículas, los fermiones, también adquirían su masa por este mecanismo.

Ahora es la primera vez que los científicos han visto claramente que el bosón de Higgs se desintegra también en este tipo de partículas, los fermiones, los 'ladrillos' que componen la materia visible en el Universo (por ejemplo, los electrones y los quarks que componen los protones de un átomo son fermiones). De hecho, los resultados obtenidos por los científicos del experimento ATLAS son compatibles con las predicciones del modelo estándar.

Estos resultados se han obtenido con los datos recopilados en 2012. A partir de su puesta en marcha en 2015 tras dos años de mantenimiento, los científicos esperan obtener muchos más datos del LHC, funcionando además a la energía para la que se diseñó.

Investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) han participado directamente en este análisis, con un papel importante en la caracterización de los sucesos de fondo, determinación de métodos estadísticos, definición de la técnica multivariante y selección de las variables de entrada, que han sido cruciales para lograr este resultado con un alto nivel de confianza estadística.

Por su parte, los investigadores del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) participantes en el experimento ATLAS trabajan en otros canales para estudiar la desintegración del bosón de Higgs en otros fermiones (quarks top y bottom).

En ATLAS también participan investigadores del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CNM-IMB-CSIC) y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM). En total, unos 200 investigadores españoles participan en el LHC, agrupados por el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

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