LHCb descubre cinco nuevas resonancias bariónicas encantadas

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Habrás leído que LHCb ha descubierto cinco nuevas partículas. El detector LHCb ha observado cinco estados excitados del barión encantado Ω0c (correspondientes a diferentes movimientos orbitales de sus tres quarks de valencia, ssc): Ωc(3000)0, Ωc(3050)0, Ωc(3066)0, Ωc(3090)0, y Ωc(3119)0. Se han observado tras analizar 3,3 /fb de colisiones (1,0 /fb a 7 TeV, 2,0 /fb a 8 TeV y 0,3 /fb a 13 TeV) en las que el Ω0c se desintegra vía QCD en un par Ξ+c (csu) y K (su), el primero de los cuales se desintegra en un protón, un kaón y un pión.

Como le comentó Carlo Rubbia a Tommaso Dorigo, la espectroscopia de los hadrones de masa baja o intermedia aporta poco a los grandes misterios de la física fundamental que aún están por resolver. Aún así nos recuerda que no sabemos predecir los estados excitados de los bariones; este hecho no prueba nada en contra de la QCD, solo ilustra nuestras dificultades con su simulación en superodenadores usando la QCD en redes. Algunos creen que conocemos todas las predicciones del modelo estándar. Este nuevo resultado nos recuerda que no es cierto.

El artículo es LHCb collaboration, “Observation of five new narrow Ω0c states decaying to Ξ+cK−,” LHCb-PAPER-2017-002, arXiv:1703.04639 [hep-ex]; más información divulgativa en Stefania Pandolfi, “LHCb observes an exceptionally large group of particles,” CERN News, 16 Mar 2017. El comentario de Rubbia a Dorigo está en “Five New Resonances Discovered by LHCb – Huh, So What ?” AMVA4NewPhysics, 17 Mar 2017.

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El detector LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) estudia colisiones con alta pseudorapidez (2 < η < 5) asociadas a partículas (hadrones) que contienen quarks bottom (b), o charm (c). En las colisiones protón contra protón estas partículas se emiten de forma preferente en un cono estrecho alrededor de los haces de protones. Por ello el detector LHCb está diseñado con un único brazo alrededor del tubo por el que inciden los protones. Esta figura muestra una colisión típica.

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Esta tabla muestra la masa y las anchuras de resonancia de las cinco nuevas resonancias. El LHC está explorando la escala de energía de los TeV, en la escala de energía de los GeV aún quedan muchas sorpresas. Aunque puedan parecer menos interesantes, merecen que nos hagamos eco de ellas, de vez en cuando.


8 Comentarios

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JesúsJesús

Soy un absoluto ignorante en estas cuestiones que hace un tremendo esfuerzo para tratar de entender conceptos básicos. Te felicito por tu labor de divulgación. Una pregunta que puede resultarte estúpida pero reitero, manejo conceptos muy muy básicos: ¿cual es el motivo para emplear el término “encantado”?. ¿Se utiliza en relación al comportamiento de estas partículas?

Francisco R. Villatoro

Jesús, en inglés se usa el término “charmed” para aludir a los hadrones que contienen un quark charm (c) de valencia; en español se suele usar “encantado” para aludir a los hadrones que contienen un quark encanto (c) de valencia.

UlisesUlises

Buenas Francisco, soy estudiante de física que ya curso campos I y cuerdas. Por tu culpa me interesa mucho lo que es Estados ligados en acoplamiento fuerte y débil. ¿Sabes de papers o bibliografía útil para aprender lo que se sabe del tema?

Francisco R. Villatoro

Ulises, supongo que por “estados ligados” quieres decir soluciones no lineales tipo solitón, instantón y monopolo en teorías tipo Yang-Mills. Los dos libros introductorios más recomendables son el clásico R. Rajaraman, “Solitons and instantons. An introduction to solitons and instantons in quantum field theory,” North-Holland (1982), y el más moderno E. J. Weinberg, “Classical solutions in quantum field theory. Solitons and instantons in high energy physics,” Cambridge Univ. Press (2012). Un poco más técnico es N. Manton y P. Sutcliffe, “Topological solitons,” Cambridge Univ. Press (2004).

Si quieres decir otra cosa, me lo aclaras y trato de ayudar.

UlisesUlises

Esroy sumamente agradecido por los nombres de los libros. No estoy seguro de que “Estados ligados” sea lo mismo que solitones, instantánea y monopolos. ¿Los hadrones pertenecen a esa categoría? ¿Los núcleos atómicos? Se que en cuanto a las resonancias del hidrógeno (niveles excitados) algo bien tratado está en el Weinberg. Igual estoy bastante intrigado en los estados topológicos estos que mencionas, y todavía no me he adentrado mucho en sus asuntos.

Francisco R. Villatoro

Ulises, los estados ligados no lineales en QFT no han sido observados aún (aunque se les busca con ahínco y la mayoría de los teóricos no duda de su existencia). Creo que me he confundido y que lo que te interesa es la fenomenología de la QCD (hadrones, hadrones exóticos, gluebolas, etc.). Mi recomendación como punto de partida es libro del español Francisco J. Yndurain, “The Theory of Quark and Gluon Interactions,” Springer (1999). Una vez domines este libro ya puedes estudiar libros concretos específicos de cada uno de los tipos de estados ligados en QCD (incluso de estados aún por descubrir como las gluebolas hay libros específicos).

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