La evidencia de una partícula nunca antes vista, que contiene cuatro tipos de quarks, ha aparecido en los datos del colisionador Tevatron en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi (Fermilab) en Illinois. La nueva partícula, una clase de "tetraquark", está hecha de un quark fondo, un quark extraño, un quark arriba y un quark abajo. El descubrimiento podría ayudar a dilucidar las complejas normas que rigen los quarks, las diminutas partículas fundamentales que componen los protones y neutrones en el interior de todos los átomos en el universo.

Los protones y los neutrones contienen tres quarks cada uno, que es, por mucho, la agrupación más estable. Pares de quarks, llamados mesones, también aparecen comúnmente, pero conglomerados más grandes de quarks son extremadamente raros. Científicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) en Suiza el año pasado vieron los primeros signos de un pentaquark, una agrupación de cinco quarks, que durante mucho tiempo había sido predicho, pero nunca visto. El primer tetraquark fue hallado en 2003 en el experimento Belle en Japón y desde entonces los físicos se han encontrado con una media docena de disposiciones distintas. Pero el nuevo tetraquark, en caso de confirmarse, sería especial. "Lo que es único en este caso es que, básicamente, tenemos cuatro quarks que son todos diferentes: fondo, arriba y abajo extraño", dice Dmitri Denisov, co-portavoz del experimento DZero. "En todas las configuraciones anteriores por lo general dos quarks son los mismos. ¿Está esto diciéndonos algo? Espero que sí."

El arreglo inusual, apodado X(5568) en un documento presentado a la revista Physical Review Letters, podría reflejar alguna regla más profunda acerca de cómo los diferentes tipos o "sabores" de quarks se unen, un proceso activado por la fuerza más potente de la naturaleza, apropiadamente llamada la fuerza fuerte. Los físicos tienen una teoría, llamada cromodinámica cuántica, que describe cómo funciona la fuerza fuerte, pero es increíblemente difícil de manejar y hacer predicciones con ella. "Si bien entendemos muchas características de la fuerza fuerte, no lo entendemos todo, especialmente cómo la fuerza fuerte actúa sobre grandes distancias", dice Denisov. "Y en un nivel fundamental todavía no tenemos un buen modelo de cómo los quarks interactúan cuando hay varios de ellos juntos".

Una pregunta abierta es: ¿Cuántos quarks se pueden unir entre sí para formar una partícula? Hasta ahora los científicos no han visto grupos de más de cinco, pero en teoría no hay límite. Los físicos también quieren descubrir distintas configuraciones de cuatro y cinco quarks de las pocas que se han visto. "Encontrar tetraquarks ha demostrado ser algo difícil de hacer, pero es probable que haya muchos más por encontrar", dice Don Lincoln, físico del Fermilab y miembro del equipo de DZero.

El colisionador Tevatron cerró en 2011, pero el equipo DZero encontró signos del nuevo tetraquark en el archivo de datos de las decenas de miles de millones de colisiones de partículas que logró realizar durante sus 28 años de operación. Otros experimentos, como el proyecto LHCb del LHC ("b" significa belleza), están revisando sus propios datos para ver si también tienen evidencia de la partícula. "Si es real, sería muy interesante", dice Sheldon Stone, físico del LHCb, de la Universidad de Syracuse. "Las discusiones entre los colaboradores LHCb han planteado varias cuestiones de interés alrededor del resultado de DZero que el LHCb puede comprobar con rapidez. Hasta que se haya hecho el chequeo y el resultado de DZero se confirme, no estaremos seguros de lo que exactamente están viendo".

De cualquier manera, los científicos esperan que los aceleradores de partículas actuales –especialmente el LHC, que reinició su funcionamiento el año pasado con niveles de energía más altos que nunca– descubran más configuraciones de nuevas partículas en los próximos años, por lo que es un momento emocionante para la física de los quarks y para el esclarecimiento de la intrincada mecánica de la fuerza fuerte. "Me gustaría compararlo con algo así como un rompecabezas, todavía no está terminado, pero hemos añadido una pieza más a lo que ya se conocía", dice Denisov. "Esperamos que al final haya una teoría que explique estas observaciones para obtener una mejor comprensión de estos quarks y las fuerzas que actúan entre ellos".