Una part\u00edcula misteriosa que se cree que existi\u00f3 brevemente justo despu\u00e9s del Big Bang ahora se ha detectado por primera vez en la ‘sopa primordial’. Espec\u00edficamente, en un medio llamado plasma de quarks-gluones, generado en el Gran Colisionador de Hadrones al colisionar iones de plomo. All\u00ed, en medio de los trillones de part\u00edculas producidas por estas colisiones, los f\u00edsicos lograron extraer 100 de las ex\u00f3ticas motas conocidas como part\u00edculas X.<\/p>\n\n\n\n
“Este es solo el comienzo de la historia”, dice el f\u00edsico Yen-Jie Lee del MIT y miembro de la Colaboraci\u00f3n CMS internacional con sede en el CERN en Suiza.<\/p>\n\n\n\n
“Hemos demostrado que podemos encontrar una se\u00f1al. En los pr\u00f3ximos a\u00f1os queremos usar el plasma de quarks y gluones para sondear la estructura interna de la part\u00edcula X, lo que podr\u00eda cambiar nuestra visi\u00f3n de qu\u00e9 tipo de material deber\u00eda producir el universo”.<\/p>\n\n\n\n
Meros momentos despu\u00e9s del Big Bang, el Universo primitivo no estaba hecho de las mismas cosas que vemos flotando hoy. En cambio, durante unas pocas millon\u00e9simas de segundo, se llen\u00f3 de plasma sobrecalentado a billones de grados, formado por part\u00edculas elementales llamadas quarks y gluones. Ese es el plasma de quarks y gluones.<\/p>\n\n\n\n
En menos tiempo del que se tarda en parpadear, el plasma se enfri\u00f3 y las part\u00edculas se unieron para formar los protones y neutrones de los que se construye la materia normal en la actualidad. Pero en ese brev\u00edsimo lapso de tiempo, las part\u00edculas en el plasma de quarks y gluones chocaron, se unieron y se separaron nuevamente en diferentes configuraciones.<\/p>\n\n\n\n
Una de esas configuraciones es una part\u00edcula tan misteriosa que ni siquiera sabemos c\u00f3mo se junta. Esta es la part\u00edcula X, y solo se ha visto muy raramente y brevemente en colisionadores de part\u00edculas, demasiado brevemente para ser probada.<\/p>\n\n\n\n
Sin embargo, en teor\u00eda, las part\u00edculas X podr\u00edan aparecer en los muy peque\u00f1os destellos de plasma de quarks y gluones que los f\u00edsicos han estado creando en los aceleradores de part\u00edculas desde hace algunos a\u00f1os. Y esto podr\u00eda brindar una mejor oportunidad para entenderlos.<\/p>\n\n\n\n
Durante la ejecuci\u00f3n del Gran Colisionador de Hadrones de 2018, los \u00e1tomos de plomo cargados positivamente chocaron entre s\u00ed a altas velocidades. Cada una de estas aproximadamente 13 mil millones de colisiones produjo una lluvia de decenas de miles de part\u00edculas. Esa es una cantidad abrumadoramente colosal de datos para examinar.<\/p>\n\n\n\n
“Te\u00f3ricamente hablando, hay tantos quarks y gluones en el plasma que la producci\u00f3n de part\u00edculas X deber\u00eda mejorarse”, dice Lee. “Pero la gente pens\u00f3 que ser\u00eda demasiado dif\u00edcil buscarlos porque hay muchas otras part\u00edculas producidas en esta sopa de quarks”.<\/p>\n\n\n\n
Aunque las part\u00edculas X tienen una vida muy corta, cuando se desintegran, producen una lluvia de part\u00edculas de menor masa. Para agilizar el proceso de an\u00e1lisis de datos, el equipo desarroll\u00f3 un algoritmo para reconocer los patrones caracter\u00edsticos de la descomposici\u00f3n de part\u00edculas X. Luego introdujeron los datos del LHC de 2018 en su software.<\/p>\n\n\n\n
El algoritmo identific\u00f3 una se\u00f1al en una masa espec\u00edfica que indicaba la presencia de alrededor de 100 part\u00edculas X en los datos. Este es un excelente comienzo.<\/p>\n\n\n\n
“Es casi impensable que podamos extraer estas 100 part\u00edculas de este enorme conjunto de datos”, dijo Lee.<\/p>\n\n\n\n
En este punto, los datos son insuficientes para aprender m\u00e1s sobre la estructura de la part\u00edcula X, pero el descubrimiento podr\u00eda acercarnos. Ahora que sabemos c\u00f3mo encontrar la firma de la part\u00edcula X, descubrirla en conjuntos de datos futuros deber\u00eda ser mucho m\u00e1s f\u00e1cil. A su vez, cuantos m\u00e1s datos tengamos disponibles, m\u00e1s f\u00e1cil ser\u00e1 darles sentido.<\/p>\n\n\n\n
Los protones y los neutrones est\u00e1n formados cada uno por tres quarks. Los f\u00edsicos creen que las part\u00edculas X pueden estar formadas por cuatro, ya sea una part\u00edcula ex\u00f3tica y estrechamente unida conocida como tetraquark, o un nuevo tipo de part\u00edcula d\u00e9bilmente unida formada por dos mesones, cada uno de los cuales contiene dos quarks. Si es lo primero, debido a que est\u00e1 m\u00e1s unido, se descompondr\u00e1 m\u00e1s lentamente que lo segundo.<\/p>\n\n\n\n
“Actualmente, nuestros datos son consistentes con ambos porque a\u00fan no tenemos suficientes estad\u00edsticas. En los pr\u00f3ximos a\u00f1os tomaremos muchos m\u00e1s datos para poder separar estos dos escenarios”, dice Lee.<\/p>\n\n\n\n
“Eso ampliar\u00e1 nuestra visi\u00f3n de los tipos de part\u00edculas que se produjeron abundantemente en el Universo primitivo”.<\/p>\n\n\n\n
La investigaci\u00f3n ha sido publicada en Physical Review Letters<\/a>.<\/p>\n\n\n\n