Parte del Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

Parte del Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

Ciencia

Los físicos no dan crédito: el CERN descubre una nueva pieza de la materia, es 4 veces más pesada que un protón

La partícula completa la “familia” doblemente encantada y permite afinar modelos de hadrones y estados exóticos.

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Las claves

El CERN ha descubierto una nueva partícula llamada Ξcc⁺, un barión con dos quarks charm y un quark down, cuatro veces más pesada que un protón.

Se trata solo de la segunda vez que se observa un barión con dos quarks pesados, debido a su producción y desintegración extremadamente fugaces.

El hallazgo fue posible gracias a la actualización del detector LHCb, que ahora puede identificar sucesos raros en colisiones protón-protón.

Este descubrimiento permite a los físicos probar teorías sobre la fuerza fuerte y ajustar modelos sobre cómo se organizan los quarks en la materia.

Bajo el subsuelo compartido de Francia y Suiza, el LHC acaba de añadir una pieza nueva al rompecabezas de la materia: el experimento LHCb ha observado un barión inédito, Ξcc⁺ (Xi-cc-plus), una especie de “primo pesado” del protón que contiene dos quarks charm y un quark down.

El CERN lo presentó estos días como la primera nueva partícula identificada con el LHCb tras su gran actualización, un detalle menos vistoso que el nombre, pero crucial: no hablamos solo de encontrar algo nuevo, sino de demostrar que la nueva generación de detectores ve donde antes no llegaba.

Para situarlo sin jerga innecesaria: protones y neutrones son bariones, formados por tres quarks. Cambiar dos quarks ligeros por quarks charm, mucho más masivos, multiplica el peso del conjunto. En este caso, el resultado es unas cuatro veces la masa de un protón.

La gracia científica no es el número, sino el laboratorio que abre. En QCD —la cromodinámica cuántica— la fuerza fuerte se comporta de forma contraintuitiva: cuanto más intentas separar quarks, más tira el vínculo. Bariones con quarks pesados permiten probar esa teoría en condiciones extremas.

El anuncio también tiene un valor de rareza: el portavoz de LHCb, Vincenzo Vagnoni, subraya que es solo la segunda vez que se observa un barión con dos quarks pesados, una familia que llevaba años esquivando a los detectores por su producción y desintegración fugaces.

La actualización dio sus frutos

Además, no llega desde una estadística tímida. Informaciones asociadas al resultado hablan de una significancia del orden de 7 sigma, muy por encima del umbral típico de descubrimiento en física de partículas. Eso reduce la probabilidad de que sea un espejismo estadístico.

¿Dónde estaba escondido? En los escombros de colisiones protón-protón del Run 3 del LHC. El equipo lo identificó reconstruyendo una cadena de desintegración concreta —por ejemplo, Ξcc⁺ → Λc⁺ K⁻ π⁺— y siguiendo después la pista de las partículas hijas hasta el origen común.

Esa caza depende de medir trayectorias y tiempos con precisión quirúrgica. El nuevo LHCb, reconfigurado para operar con tasas de datos mayores, fue diseñado justo para esto: capturar sucesos raros entre un océano de colisiones corrientes. El propio CERN lo enmarca como una victoria directa de la mejora.

Hay, además, un matiz a destacar en este hallazgo: en 2017 LHCb anunció un barión emparentado (con dos quarks charm y otro quark distinto). El nuevo Ξcc⁺ tendría una vida media prevista mucho más corta, lo que lo hace más difícil de aislar y ayuda a explicar por qué no se dejó ver antes.

Lo importante es lo que permite hacer a partir de ahora. Con estas observaciones, los teóricos pueden ajustar modelos que describen cómo se organizan quarks dentro de hadrones, y extender la prueba a estructuras más exóticas —tetraquarks o pentaquarks— que también dependen de la misma “gramática” de la fuerza fuerte.