Un grupo de investigación internacional con participación del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, Universitat de València-CSIC) ha descubierto dos nuevas partículas bariónicas predichas por el modelo de quarks y nunca vistas hasta ahora. Este hallazgo, publicado ya en el repositorio digital arxiv por el equipo de colaboración del experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones, contribuye a asentar las bases de la Física de Partículas.
La colaboración del experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha anunciado el descubrimiento de dos nuevas partículas de la familia bariónica, las formadas por quarks. Conocidas como Xi_b’ y Xi_b, las partículas habían sido predichas por el modelo de quarks, pero no se habían visto hasta ahora.
Según informa el Laboratorio Europeo de Física de Partículas Elementales (CERN), al igual que los protones que acelera el LCH, las nuevas partículas están formadas por tres quarks unidos por la fuerza nuclear fuerte, una de las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza, pero, en este caso, son seis veces más masivas que un protón. El equipo de investigación, en el que participa el IFIC, ha estudiado la masa de las partículas, las tasas de producción y la anchura de desintegración (indicador que mide su estabilidad), entre otros detalles. Y los resultados encajan con las predicciones de la Cromodinámica Cuántica dentro del Modelo Estándar de la Física de Partículas, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones.
Al margen del gran interés que estos resultados tienen para el futuro de la Física, puesto que se trata de estudios de alta precisión que ayudan a diferenciar entre efectos del Modelo Estándar y cualquier otro efecto inesperado, el hallazgo corrobora de nuevo la sensibilidad, la precisión y la excelente capacidad de identificación de hadrones del LHCb, uno de los cuatro experimentos mediante los cuales el Gran Colisionador de Hadrones pretende estudiar el origen de la materia, poniendo a prueba este Modelo mediante la reproducción de condiciones de densidad de energía muy grandes, cercanas a las de los instantes primeros del universo, es decir, al Big Bang.
Los resultados que ahora se obtienen se desprenden de los datos que el acelerador de partículas del CERN, en Ginebra, desprendió hasta 2013, momento en que fue temporalmente parado. Y estos experimentos ayudan a afinar los que se llevarán a cabo a partir del próximo año 2015, momento en que el LHC volverá a ponerse en funcionamiento.
La participación de los científicos valencianos
El experimento LHCb es una colaboración de 65 instituciones de 16 países, donde trabajan cerca de mil especialistas –670 científicos y 250 técnicos. Su objetivo final es explicar la asimetría entre materia y antimateria observada en el Universo.
El Instituto de Física Corpuscular se incorporó el año pasado como miembro oficial al experimento, justo después de concluir su participación en el proyecto BABAR, del laboratorio SLAC del Departamento de Energía de los EE.UU. en la Universidad de Stanford (California). La experiencia adquirida por el equipo del IFIC en esta anterior colaboración internacional gira alrededor de la desintegración de hadrones pesados con un quark b, “una especie de sonda que permite observar los efectos de partículas desconocidas, que pueden no ser vistas en otros experimentos del LHC y que son de gran interés para el objeto de estudio del LHCb”, asegura Arantza Oyanguren, investigadora ‘Ramón y Cajal’ de la Universitat de València a la IFIC.
El LHCb es el segundo experimento del Gran Colisionador de Hadrones en que participa el IFIC. Este centro de investigación de la Universitat de València y del CSIC es también miembro oficial de ATLAS, el experimento que permitió encontrar el Bosón de Higgs poco antes de que el acelerador de partículas fuera parado. El IFIC realizó parte del detector interno de ATLAS, un instrumento formado por 6.000 módulos de silicio que se utilizan para reconstruir la trayectoria de las partículas cargadas resultantes de la interacción, es decir, del choque de los haces de partículas acelerados dentro de la LHC.
En la actualidad, la LHC (Large Hadron Collider) está siendo preparado para operar a energías mayores y con haces más intensos. Con gran expectación entre la comunidad científica internacional, está previsto que retome la actividad durante la próxima primavera.
Fotografía (imagen archivo CERN)