Tetraquark: descubren una nueva partícula en el gran colisionador de hadrones

El experimento LHCb del Gran Acelerador de Hadrones europeo (LHC) ha anunciado el descubrimiento de una nueva partícula, un tetraquark, a la que han bautizado como Tcc+. Ya se habían descubierto tetraquarks antes, pero esta partícula ha sorprendido por su configuración y, sobre todo, por su longevidad.

Los quarks son los bloques fundamentales con los que se construye la materia y se combinan para formar hadrones. Un tipo de hadrones son los bariones, que cuentan con tres quarks y a este tipo pertenecen las partículas comunes como los protones o los neutrones, o los mesones, que se forman como pares quark-antiquark.

En los últimos años se han encontrado una serie de los llamados hadrones exóticos, partículas con cuatro o cinco quarks, en lugar de los convencionales dos o tres. El nuevo descubrimiento, presentado en la Conferencia de la Sociedad Física Europea sobre Física de Altas Energías (EPS-HEP), es de un hadrón exótico particularmente único.

Un tetraquark es un hadrón exótico que contiene dos quarks y dos antiquarks. Pero el Tcc+ es la partícula de materia exótica más longeva jamás descubierta y la primera en contener dos quarks pesados y dos antiquarks ligeros.

La nueva partícula contiene dos quarks encantados y un antiquark hacia arriba y hacia abajo. Se han descubierto varios tetraquarks en los últimos años, pero este es el primero que contiene dos quarks encantados, sin antiquarks encantados para equilibrarlos. Los físicos llaman a esto "hechizo abierto" (en este caso, "doble hechizo abierto"). Las partículas que contienen un quark encantado y un antiquark encantado tienen "encanto oculto": el número cuántico de encanto para toda la partícula suma cero, tal como lo haría una carga eléctrica positiva y una negativa. Aquí, el número cuántico del encanto suma dos, ¡así que tiene el doble de encanto!

El contenido de quarks de Tcc+, tiene otras características interesantes además de ser un encanto abierto. Es la primera partícula que se encuentra que pertenece a una clase de tetraquarks con dos quarks pesados y dos antiquarks ligeros. Estas partículas se descomponen transformándose en un par de mesones, cada uno formado por uno de los quarks pesados y uno de los antiquarks ligeros. Según algunas predicciones teóricas, la masa de tetraquarks de este tipo debería estar muy cerca de la suma de masas de los dos mesones. Tal proximidad en la masa hace que la desintegración sea "difícil", lo que resulta en una vida útil más larga de la partícula y, de hecho, Tcc+ es el hadrón exótico de mayor vida encontrado hasta la fecha.

El nuevo tetraquark Tcc+ es un objetivo atractivo para futuros estudios. Las partículas en las que se desintegra son comparativamente fáciles de detectar y, en combinación con la pequeña cantidad de energía disponible en la desintegración, esto conduce a una excelente precisión en su masa y permite el estudio de los números cuánticos de esta fascinante partícula. Esto, a su vez, puede proporcionar una prueba rigurosa para los modelos teóricos existentes e incluso podría permitir que se prueben efectos previamente inalcanzables, según informa el CERN.