¿ Qué significa que se ha observado un quark aislado por primera vez ?

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Primero nos dicen que es imposible observar quarks aislados. Ahora es noticia que han observado por primera vez un quark cima (t, top) aislado. ¿Qué pasa? En realidad lo que se ha observado por primera vez es un mesón formado por un quark cima (t) y un antiquark fondo (b, bottom). ¿Y por qué no lo dicen claramente? Porque los físicos teóricos se han acostumbrado a «ver» quarks por doquier (en diagramas de bloques que parecen formados por piezas de colores de Lego) cuando en realidad lo que ven son los «jets» (haces de muchas partículas) que se producen por su desintegración dentro de los mesones a los que pertenecen.

Hay tres generaciones de quarks y electrones. La tercera generación se observó experimentalmente alrededor de 1974 con el tauón («electrón» tau) y se confirmó definitivamente con la observación experimental del quark fondo (bottom) en 1977 como parte de mesones b\bar{b}. El quark cima (top) se predijo teóricamente entonces y no se observó hasta 1995, en el Tevatrón del Fermilab en Chicago, como parte de mesones t\bar{t}. La producción de quarks mediante la fuerza nuclear fuerte (descrita por la cromodinámica cuántica) siempre conduce a pares quark-antiquark del mismo tipo. Los mesones con quarks «mezclados» como el  t\bar{b} que se acaba de observar son debidos a la fuerza nuclear débil (descrita por la teoría electrodébil) y son mucho más difíciles de observar en experimentos en los que colisonan hadrones como en el Tevatrón del Fermilab o el LHC del CERN.

¿Por qué es importante haber observado este nuevo mesón con quarks cima-fondo t\bar{b}? Nos permite verificar y ratificar ciertos detalles del Modelo Estándar, así como chequear la posibilidad de nueva física. Por ejemplo, se ha podido verificar de nuevo que existen sólo 3 generaciones de quarks gracias al nuevo cálculo del parámetro V_{tb} que verifica bastante bien la relación esperada |V_{ud}|+|V_{cs}|+|V_{tb}|=1.

El nuevo descubrimiento se ha obtenido simultáneamente en los detectores CDF y DØ del Tevatrón del Fermilab (ya se anunció hace más de un año y ahora se publica su confirmación). Los artículos técnicos, para los interesados, son The CDF collaboration, «First Observation of Electroweak Single Top Quark Production,» ArXiv preprint, Submitted on 5 Mar 2009 , y The DØ Collaboration, «Observation of Single Top Quark Production,» ArXiv preprint, Submitted on 5 Mar 2009 . Ambos artículos se han enviado para consideración en Physical Review Letters y es de esperar que ambos sean aceptados «al mismo tiempo» y publicados en el mismo número de dicha revista.

Para los interesados en información más digerible, el siguiente resumen sobre el descubrimiento del quark top «aislado» y sus implicaciones en física de partículas es fácil de leer: Dugan O’Neil, «Seeking Single Top Quarks at DØ,» July 17, 2007 . Para los más atrevidos y con buena base en física, la siguiente tesis doctoral rellena muchos de los detalles necesarios para comprender el nuevo resultado experimental.

Por cierto, la noticia ha aparecido en diferentes medios pero parece que con «poco éxito,» por ejemplo, en Menéame parece que no llegará a portada. Todos están ansiosos por descubrir el Higgs y nueva física. La verficación de que lo que conocemos lo conocemos bien parece que llama poco la atención mediática. Es como cuando dicen que un telediario no se puede rellenar sólo con noticias buenas, no venden.



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 8 marzo, 2009
Categoría(s): ✓ Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science
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