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» » » » Las recien descubiertas partículas cuánticas tetraquark

Por Natalie Wolchover, 27 agosto 2014

Partículas descubiertas recientemente han avivado un intenso debate entre los expertos sobre la imagen correcta de la materia a escala cuántica.


En agosto de 2003, un experimento en el acelerador de partículas KEKB en Japón encontró señales de una partícula inesperada. Un compuesto de bloques de construcción elementales llamados quarks, que contenía no dos quarks como los mesones, o tres como los protones y neutrones que componen toda la materia visible, sino cuatro, un número que los físicos teóricos habían llegado a pensar que no permitían las mismas las leyes de la naturaleza. Este candidato a "tetraquark" se desintegró tan rápidamente que parecería una exageración llamarlo partícula. Sin embargo, conforme han ido apareciendo formaciones similares en experimentos por todo el mundo, se ha ido intensificando un debate entre los expertos sobre la imagen correcta de la materia a escala cuántica.

La mayoría pensaban que los tetraquarks eran un nuevo tipo de molécula en miniatura, básicamente dos mesones orbitando, cada uno hecho de un quark regular y otro quark de antimateria o antiquark, mientras que un contingente más pequeño los veía como partículas independientes donde los dos quarks y dos antiquarks se superponen en el mismo pequeño volumen de espacio.

En el modelo molecular, pares de quark-antiquark
forman dos mesones de color neutro que se 
vuelven débilmente enlazados como una molécula.
"Realmente nos odiamos unos a otros”, decía entre risas Antonio Polosa, teórico en la Universidad Sapienza de Roma, acerca de las posturas rivales."

Todas las partes no sabían a ciencia cierta si las tetraquarks eran reales hasta que uno apareció en los datos del Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador cerca de Ginebra. Las mediciones detalladas reportadas en junio en Physical Review Letters confirman que la partícula fue detectada por primera vez en 2007 en el acelerador de Japón y fue designada como Z(4430), e inequívocamente es una tetraquark. Ahora, el descubrimiento está obligando a los físicos a ampliar su imagen de las interacciones entre los quarks, o finalmente, sustituirla por una comprensión más matizada.

En el modelo diquark, las partículas forman 
pares de quark-quark y de antiquark-antiquark, 
que se ven obligados a combinarse para 
equilibrar sus cargas.
Entre diversas críticas, las propiedades de Z(4430) favorecen claramente el "modelo diquark" y la hipótesis de que las tetraquarks son partículas genuinas. La existencia de tales estados sugeriría una colección de exóticos "hadrones", o partículas hechas de quarks, incluyendo las agrupaciones de más de cuatro. También sería dar fe de interacciones cuánticas sutiles que pueden estar dando forma a los núcleos hipotéticos de las “estrellas de quarks", esa sopa de quarks muy caliente que se cree estuvo saturado el universo primitivo, y más cercano a nosotros, a los bloques de construcción de protones y neutrones de la materia ordinaria.

"Para ser honesto, otras interpretaciones no son realmente muy defendibles respecto a esta partícula", adujo Polosa, uno de los creadores del modelo diquark.

Pero los defensores del modelo molecular rival no están de acuerdo. Para ellos, las tetraquarks cuentan un relato, y además una historia de mesones más conservadora, de una química subyacente a la escala atómica ordinaria, sin cuestionar el dogma de que partículas de dos y tres quarks sean las únicas de hadrones que existen. La Z(4430), una tetraquark que se vea diferente a cualquier combinación de dos tipos de mesones mezclándose como una molécula, sin duda se "hace más difícil", señaló Marek Karliner, físico de partículas de la Universidad de Tel Aviv, en Israel. Aunque también dijo que, el modelo diquark ya tiene sus propios problemas.


- Artículo original “Newly Discovered ‘Tetraquark’ Fuels Quantum Feud”
- Imagen.1. Ilustración de James O'Brien para Quanta Magazine
- Imagen.2.  En el modelo molecular, pares de quark-antiquark forman dos mesones de color neutro que se vuelven débilmente enlazados como una molécula.
- imagen.3. En el modelo diquark, las partículas forman pares de quark-quark y de antiquark-antiquark, que se ven obligados a combinarse para equilibrar sus cargas.
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