Las partículas exóticas pueden ser increíblemente efímeras, permaneciendo solo durante breves fracciones de segundo antes de desintegrarse. El reciente descubrimiento de un nuevo tipo de partícula llamada tetraquark puede llegar a ser igual de breve, según un nuevo estudio que pone en duda el hallazgo, aunque el tema aún no está resuelto.

El nuevo tetraquark –una disposición de cuatro quarks, las partículas fundamentales que constituyen los protones y los neutrones dentro de los átomos– fue anunciado por primera vez a finales de febrero por los físicos del experimento DZero del colisionador Tevatron en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi (Fermilab), en Illinois . El hallazgo describe una sorprendente configuración de quarks de cuatro sabores diferentes que no había sido predicha y podría ayudar a dilucidar las enloquecidas reglas que rigen los complejos quarks. Pero ahora los científicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) –el acelerador de partículas más grande del mundo, enterrado debajo de Suiza y Francia– dicen que intentaron encontrar pruebas que confirmasen la partícula en sus propios datos, pero fracasaron. "No vemos ninguno de estos tetraquarks en absoluto", dice Sheldon Stone, un físico de la Universidad de Syracuse que dirigió el análisis para el experimento LHCb. "Contradecimos su resultado".

Sin embargo, líderes del equipo DZero, dicen defender su descubrimiento, que apareció en datos archivados, al menos hasta que vean más datos complementarios del LHCb. "Ellos aún no tienen ningún documento escrito, tan solo diapositivas", dice Dmitri Denisov, co-portavoz del experimento DZero. "Así que puede ser correcto, o puede que no. Esperemos a tener más información". El colisionador Tevatron fue puesto en retiro en 2011.

 

La posible nueva partícula "tetraquark", formada por cuatro quarks, se desintegra en dos mesones, o emparejamiento de dos quarks, que luego se descomponen en otras partículas finales.

Crédito: Fermilab

Si el nuevo tetraquark existe, teóricamente debería aparecer a tropel en el LHC, y posiblemente en menor número en otros colisionadores. El descubrimiento de DZero no vino de observar directamente el nuevo tetraquark, apodado X(5568), sino más bien por inferir su existencia tras ver los pares de partículas que se piensa son producidos por su descomposición. Esas partículas, piones y mesones Bs (ambas consisten en pares de quarks y antiquarks), son aún más abundantes en el experimento LHCb de lo que eran en DZero, por lo que el hilo de pensamiento es: si el tetraquark X(5568) existe, debe ser claramente evidente allí. Pero debido a que cada colisionador y experimento funciona de forma diferente y tiene sensibilidades únicas, es posible que DZero estuviera más preparado para detectarlo. "Es demasiado pronto para decir si LHCb es capaz de ver este objeto en absoluto", dice Denisov.

"Creo que la sensibilidad del LHCb es mucho mejor [que la de DZero] por lo que tendería a dudar de que este resultado [tetraquark] sea real", dice Tom Browder de la Universidad de Hawái, un miembro del experimento colisionador Belle en Japón. "Es probable que sea una fluctuación estadística. Usted podría ser capaz de proveer una teoría de conspiración donde [el tetraquark] solo se produce en el Tevatron y no el LHC, pero creo que eso es artificioso". Aunque el colisionador Belle encontró el primer tetraquark conocido en 2003, es probable que no tenga la capacidad de detectar X(5568), dice Browder.

Los científicos de otros experimentos del Tevatron, CDF (por sus siglas en inglés, que significan Detector Colisionador en Fermilab), están desempolvando sus propios datos para buscar la partícula, pero aún no han confirmado que tengan la sensibilidad necesaria para encontrarla. "¿Podríamos ver una cosa así? En principio, sí", dice Jonathan Lewis, científico del Fermilab y miembro de CDF. "Pero es una pregunta intrincada. No puedo hacer una declaración definitiva acerca de si lo podemos confirmar o descartar". También encontró los resultados del LHCb prometedores. "Ciertamente se trata de una sólida evidencia en contra, que la gente debe considerar", dice Lewis. "Yo esperaría a ver que pasa. Estamos haciendo nuestro trabajo y voy a dejar que sean otras personas las que juzguen el resultado".

De cualquier manera, los científicos esperan que aparezcan más partículas tetraquark y otras nuevas disposiciones de quarks en los próximos años a medida que los aceleradores se vuelvan más y más potentes. Puede que la aproximadamente media docena de tetraquarks que ahora se conocen sea solo la punta del iceberg. Y cuanto más aprendamos acerca de todas las diferentes disposiciones posibles de los quarks, los científicos podrán entender mejor las complejas leyes, llamadas cromodinámica cuántica, que los rigen. Estas normas actualmente explican numerosas facetas del comportamiento del quark, pero las ecuaciones de la teoría son demasiado complejas para resolver muchos tipos de problemas. La determinación de si X(5568) existe es el primer paso hacia el progreso.

"De cualquier manera ayudará a la ciencia a saber más", dice Denisov. "Este caso es especialmente difícil porque teóricamente se conoce muy poco de cómo se crea y se descompone este objeto. Esto es ciencia en acción".