El tetraquark más bello

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El tetraquark de mayor masa está formado por cuatro quarks bottom (o beauty). El quark bottom es el quark de mayor masa que puede formar hadrones, ya que la vida media del quark top es demasiado corta. El tetraquark bb̅bb̅ se desintegra en una pareja de los mesones más bellos, los úpsilon Υ (bb̅). La masa del estado fundamental de este tetraquark se estima en 18,69 ± 0,03 GeV, un valor similar (aunque un poco menor) que la suma de las masas de cuatro quarks bottom (su masa 1S es 4,66 ± 0,04 GeV según el PDG 2016).

Calcular la masa de un tetraquark tipo quarkonio (hadrón formado por quarks del mismo sabor) no es fácil; se usan métodos de Montecarlo y aproximaciones efectivas no relativistas. Este año se han publicado varias estimaciones. Por fortuna sus valores son compatibles entre sí. Más aún, el resultado es menor que el doble de la masa del mesón Υ(1S), que es 9,46030±0,00026 (PDG 2016), es decir, 18,92 GeV. La búsqueda de este tetraquark en el LHC se basa en su desintegración en cuatro leptones con energía total entre 18 y 19 GeV. Este proceso ocurre vía dos mesones úpsilon, Υ(1S)Υ(1S) → ℓ++, siendo la señal más clara la desintegración en cuatro muones.

Una de las sorpresas más agradables del año 2017 sería la observación del tetraquark más bello usando colisiones del LHC Run 2 obtenidas en 2016. El artículo con la estimación de masa es Yang Bai, Sida Lu, James Osborne, “Beauty-full Tetraquarks,” arXiv:1612.00012 [hep-ph]; cálculos similares en Wei Chen, Hua-Xing Chen, …, Shi-Lin Zhu, “Hunting for exotic doubly hidden-charm/bottom tetraquark states,” arXiv:1605.01647 [hep-ph], y Marek Karliner, Jonathan L. Rosner, Shmuel Nussinov, “Production and Decay of (Q Q Qbar Qbar) States,” arXiv:1611.00348 [hep-ph].

Más información divulgativa en Roberto Vega-Morales, “Beauty-full exotic bound states at the LHC,” Particle Bites, 04 Jan 2017.

9 Comentarios

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EloyEloy

¿A que se debe que la vida del quark top sea tan corta que no pueda formar hadrones?

EloyEloy

He leído que porque es muy masivo, pero ¿por qué hace esto que sea tan inestable?

Francisco R. Villatoro

Eloy, la razón es que su masa (175 GeV) es mucho mayor que la del bosón W (más del doble) y se desintegra muy rápido vía la desintegración débil en un par Wb; como resultado la anchura de su resonancia (1,4 GeV) es mayor que la escala de energía típica de hadronización (0,22 GeV). Como resultado el tiempo necesario para su hadronización es mucho mayor que su vida media.

¿Por qué el top tiene una masa tan grande comparada con la del bottom? ¿Por qué el top tiene masa mayor del doble de la del bosón W? Nadie lo sabe.

EloyEloy

Muchas gracias por responder.
¿Alguna vez te has dedicado de forma profesional a la investigación en física de partículas?
Lo digo porque es increíble todo lo que sabes.
Saludos

Beagle2CrashBeagle2Crash

Estimado Eloy, fíjese usted en la web, arriba a la derecha… una breve pero intensa reseña a los estudios, campos y conocimientos a los que nuestro estimado anfritrión ha dedicado su atención.
Al Sr. Francisco R. Villatoro, darle un GRACIAS enorme por su esfuerzo y contribución a la divulgación del conocimiento. No desfallezca, somos muchos, muchos los que le seguimos día a día.

juanjuan

Francis pido disculpas por una pregunta fuera del tema del articulo
Debajo dejo un paper sobre un metodo de air direct capture
Que piensas sobre el futuro de la captura directa del aire de Dioxido de carbono para bajar la temperatura, es posible o hay un limite energetico (termodinamico) o economico?

muchas gracias

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/1...convenience

Francisco R. Villatoro

Juan, la captura del CO2 permite reducir las emisiones, capturando el emitido por la industria. Obviamente nadie pretende (o concibe) capturar todo el CO2 que ya hay en la atmósfera (su concentración ha aumentado hasta en la mesopausa, a unos 90 km de altura, la frontera entre la mesosfera y la termosfera). Pero para lograr una emisión cero por parte de la industria, la captura parece la única opción razonable.

Un resumen de la situación actual y futura en Deanna M. D’Alessandro, Berend Smit, Jeffrey R. Long, “Carbon Dioxide Capture: Prospects for New Materials,” Angewandte Chemie 49: 6058–6082 (2010), doi: 10.1002/anie.201000431 (PDF)

LuisLuis

Gracias por la divulgación, consigues que sea accesible para personas como yo que no tenemos formación en la materia.
Tengo una duda: si la masa del tetraquark es menor que la suma de sus componentes, al desintegrarse el tetraquark, sus componentes ganan masa/energía? de dónde toman esa masa extra?
seguramente sea una duda debida a mi desconocimiento total del tema, pero agradezco una vez más el esfuerzo que realizáis cada día en difundir el saber

PelauPelau

Creo que la presente diferencia de masas se debe a que están calculadas por distintos métodos. Es decir, son estimaciones, porque no es posible observar un quark aislado debido al confinamiento de color.

Pero no estoy seguro. Me sumo a tu pregunta.

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