Científicos del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) han anunciado la posible detección de la señal de la partícula elemental más pequeña — toponio en el Gran Colisionador de Hadrones.
El hadrón más pequeño jamás detectado
un tipo de partícula elemental formada por bariones y mesones. Los primeros están representados por los protones y neutrones que componen el núcleo de un átomo. Bariones y mesones se diferencian entre sí por el número de quarks en su composición. topon — partícula formada por pares de un quark verdadero y un antiquark verdadero. Quarks — partículas fundamental, esque forman protones y neutrones, que a su vez son los componentes de los núcleos atómicos. Los quarks son también un componente clave de toda la materia visible en el Universo.
El toponio es un quarkonio — un tipo de mesón formado por un par quark-antiquark de la misma especie. Sin embargo, esta partícula está formada exclusivamente por un par de quarks verdaderos y antiquarks verdaderos, que se consideran las partículas elementales más pesadas del Universo. Según los físicos, el toponio es el último tipo de quarkonio entre los quarks pesados, y no se ha detectado porque el toponio tiene una vida muy corta. Se creía que era imposible detectarlo en el Gran Colisionador de Hadrones. Sin embargo, basándose en los resultados de los experimentos, los físicos se inclinan a creer que pudieron detectar la señal de toponio.
El objetivo de los experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones era buscar nuevas partículas del bosón de Higgs, descubierto en 2012. Esta partícula elemental es clave para entender cómo otras partículas elementales del Universo obtienen su masa. El modelo estándar de la física de partículas describe mejor tanto las propias partículas como las interacciones fundamentales, pero no da cuenta de fenómenos como materia oscura, la energía oscura y la gravedad.
Según los físicos, nuevas partículas del bosón de Higgs deberían interactuar más fuertemente con los quarks verdaderos. La búsqueda reveló más pares de quarks verdaderos y antiquarks verdaderos de lo esperado a la energía mínima necesaria para su formación. Esto llevó a los científicos a la conclusión de que probablemente podrían detectar una señal de toponio.
Los científicos analizaron los datos de colisiones de protones en el colisionador durante el periodo comprendido entre 2016 y 2018 a la energía estándar de 13 teraelectronvoltios. Para comprender la naturaleza de estas colisiones, los científicos estudiaron la dispersión de estas partículas en el espacio, lo que proporcionó información sobre su estado cuántico antes de la colisión. Además, se utilizó un modelo topon simplificado para comparar los resultados obtenidos en los experimentos.
Según los físicos, la probabilidad de formación de toponio como resultado de las colisiones de protones realizadas en el colisionador es de 8,8 veces por billón. Aunque los resultados apoyan la hipótesis de que la partícula observada es efectivamente toponio, los investigadores se muestran cautos a la hora de sacar conclusiones, ya que también podría tratarse de una partícula adicional del bosón de Higgs.
Para confirmar su hipótesis, los científicos planean crear un modelo más preciso del toponio y realizar experimentos adicionales. Si se confirma, el toponio será el hadrón más pequeño jamás descubierto. Esta partícula también se distingue de otros quarkoniums por su desintegración, que se produce debido a la desintegración de quarks en lugar de a la aniquilación de materia-antimateria.
El CERN quiere construir un supercolisionador de 91 km por 17.400 millones de dólares
Los resultados del estudio se han publicado en el servidor de preimpresión arXiv
Spelling error report
The following text will be sent to our editors: