LHCb apunta a que el supuesto pentaquark Pc(4450) es un estado ligado barión-mesón

Con datos del LHC Run 1, en 2015 LHCb anunció Pc(4450)+ como «posible descubrimiento del pentaquark», LCMF, 14 jul 2015. Entonces remarqué que «aún no sabemos si se trata de un hadrón exótico fetén o de una molécula hadrónica del montón». Al añadir los datos del LHC Run 2, publica LHCb que el pico de Pc(4450)+ es doble a 5.4 sigmas, siendo la suma de Pc(4440)+ y Pc(4457)+. Así lo predecían los modelos teóricos para una molécula hadrónica formada por un barión y un mesón. Como ya pasó con Pc(4380)+ todo apunta a molécula hadrónica (LCMF, 15 jul 2015). Pero la esperanza nunca se pierde. LHCb también ha observado un nuevo pico  Pc(4312)+ a 7.3 sigmas, un nuevo candidato a pentaquark fetén, o a otra molécula hadrónica. La física de los hadrones exóticos sigue siendo apasionante.

La cromodinámica cuántica (QCD) no ofrece ninguna simetría física que prohíba la existencia de tetraquarks, pentaquarks y otros hadrones exóticos con más de cinco quarks de valencia. Sobe la historia temprana de estos estados te recomiendo leer «Qué pasó con… los pentaquarks», LCMF, 08 oct 2011. Como ya comenté en «Buscando las reglas de la QCD para los hadrones exóticos», LCMF, 23 jun 2016, la diferencia entre los hadrones exóticos y las moléculas hadrónicas es pequeña; se requieren medidas de gran precisión, que en detectores como LHCb exigen acumular muchos datos de colisiones. Por ello, hasta que se descubra el primer pentaquark fetén, si es que existen en la Naturaleza, se publicarán un gran número de falsas alarmas. No es que a los físicos nos guste el cuento de «Pedro y el lobo», sino que la física de los hadrones es difícil, muy difícil.

El artículo es LHCb collaboration, «Observation of a narrow pentaquark state, Pc(4312)+, and of two-peak structure of the Pc(4450)+,» Physical Review Letters 122: 222001 (05 Jun 2019), doi: 10.1103/PhysRevLett.122.222001arXiv:1904.03947 [hep-ex] (08 Apr 2019); más información divulgativa en Marric Stephens, «How a Pentaquark is Put Together,» APS Physcis, 05 Jun 2019 [link], y en Adrian Cho, «New pentaquarks hint at zoo of exotic matter,» Science 364: 917 (07 Jun 2019), doi: 10.1126/science.364.6444.917. Recomiendo as charla en Moriond QCD de Tomasz Skwarnicki (on behalf of the LHCb collaboration), «Hadron spectroscopy and exotic states at LHCb,» Moriond QCD, 26 Mar 2019 [PDF slides].

La cuestión pentaquark sí, pentaquark no, se discutió largo y tendido en el pasado Rencontres de Moriond QCD & High Energy Interaction, 23-30 March, 2019 [scientific program with pdf slides]. Hay físicos a favor y físicos en contra. Las predicciones teóricas en QCD a baja energía son muy difíciles de calcular, luego se usan diferentes modelos fenomenológicos muy simplificados. Ahora mismo no se puede descartar de forma rotunda; más aún, hay modelos teóricos que apuntan a estados de superposición cuántica entre un pentaquark y una molécula hadrónica. Pero la hipótesis que más adeptos está recabando es que se trata de moléculas hadrónicas; en su caso podría haber una nueva tabla periódica de estados moleculares de bariones y mesones. La espectroscopia de los hadrones nos promete muchas sorpresas en los próximas décadas.



5 Comentarios

  1. Comentario anecdótico (porque he sufrido ese falso recuerdo hasta hace apenas una semana que quise echar mano de él): el cuento «Pedro y el lobo» no es el de «El pastorcito mentiroso».

    Abrazo.

  2. Una duda. En un protón o neutrón la unión entre quarks de valencia se debe al intercambio de gluones virtuales, pero en el núcleo la unión entre nucleones se debe al intercambio de piones virtuales.
    Mi duda es : si esto no es un pentaquark si no un estado ligado meson barion, entonces ¿la unión entre los dos es por gluones o piones? Por que en caso de ser por gluones, no veo la diferencia entre un pentaquark autentico

    1. Juan Carlos, lo que liga dos partículas compuestas que son neutras para la hipercarga de color tiene ser neutro para ella (lo que tú llamas «piones virtuales»); lo que liga partículas con hipercarga de color tiene que tener dicha carga (los gluones en dicho caso). La diferencia más importante está en el espectro de estados excitados, que es diferente cuando son debidos a partículas constituyentes con hipercarga de color o a partículas constituyentes que son neutras para ella. Como solo hemos observado los estados fundamentales, resulta difícil saber cuál es la explicación correcta (se supone que hay diferencias en la anchura de la resonancia, por eso que la resonancia se divida en dos es un indicio a favor de la molécula hadrónica; pero se trata de un indicio indirecto).

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 8 junio, 2019
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