Tetraquarks y Pentaquarks: las configuraciones “exóticas” que podrían explicar cómo se forma el Universo

Las nuevas estructuras solo existen durante una cienmilésima de milmillonésima de segundo, pero pueden explicar cómo se forma nuestro Universo. Los átomos contienen partículas más pequeñas, llamadas neutrones y protones, que están formadas por tres quarks cada una. La materia “exótica” descubierta en los últimos años está formada por cuatro y cinco quarks: tetraquarks y pentaquarks.

Los científicos del Gran Colisionador de Hadrones de Suiza descubrieron un nuevo pentaquark y dos tetraquarks. Esto eleva a 21 el número total descubierto allí. Cada uno es único, pero los investigadores están entusiasmados con las características de los tres nuevos hallazgos.

El nuevo pentaquark decae (se transforma) en partículas que ninguno de los otros produce, mientras que los dos tetraquarks tienen la misma masa, lo que sugiere que pueden ser el primer par conocido de estructuras exóticas. Sin embargo, lo más importante es que los últimos hallazgos significan que ahora hay suficientes partículas de este tipo para empezar a agruparlas, como los elementos químicos de la tabla periódica.

Se trata de un primer paso esencial para crear una teoría y un conjunto de reglas que regulen las masas exóticas. A la luz de los nuevos descubrimientos, los físicos están debatiendo esta misma cuestión en un seminario especial que se celebra este martes en el CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, que alberga el Gran Colisionador de Hadrones.

Resolver minúsculas diferencias entre la cosas más pequeñitas que conocemos puede parecer misterioso, pero la interacción de los quarks crea la llamada “fuerza fuerte”, que mantiene unido el interior de los átomos y, por extensión, todo el Universo. “La fuerza fuerte es extremadamente difícil de calcular y no tenemos predicciones firmes de cómo se construyen los exóticos pentaquarks y tetraquarks”, afirma el profesor Chris Parkes, de la Universidad de Manchester.

“Pero esperamos que al descubrirlos podamos desarrollar teorías que nos permitan comprenderlos mejor”.

¿Qué son los quarks?

Demócrito, un filósofo griego del siglo V a.C., propuso la idea de que el mundo estaba formado por partículas indivisibles a las que llamó átomos. A finales del siglo XIX y principios del siglo XX, los resultados experimentales demostraron que los átomos estaban formados por partículas más pequeñas: electrones, neutrones y protones.

Y en la década de 1960, se hizo evidente que los propios neutrones y protones estaban formados por partículas aún más pequeñas, llamadas quarks; y que la interacción de los quarks estaba ligada a una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza llamada “fuerza fuerte”.

Esta fuerza no solo mantiene unido el interior de los átomos, sino que es importante en las interacciones de otras partículas subatómicas que hacen funcionar el Universo. El Gran Colisionador de Hadrones fue objeto de una importante actualización y los investigadores implicados creen que descubrirán muchas más partículas exóticas de este tipo, algunas de las cuales podrían tener seis quarks unidos.

Algunas de ellas pueden tener una existencia menos efímera, quizás de una cien mil millonésima de segundo. Eso es breve para los estándares humanos, pero como estas partículas viajan a una velocidad cercana a la de la luz, dejarían rastros de unos pocos milímetros de largo, lo que sería una huella valiosa para los detectives de la física.

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