Los físicos han descubierto las misteriosas partículas X por primera vez en la sopa primordial

Una partícula misteriosa que se suponía que existía poco después Big Bang ahora se encuentra por primera vez en la «sopa inicial».

En particular, en un entorno llamado plasma de quarks-gluones, que se formó en el Gran Colisionador de Hadrones como resultado de la colisión de iones de plomo. Allí, contra los trillones de partículas creadas por estas colisiones, los físicos pudieron eliminar 100 chorros exóticos conocidos como partículas X.

«Esto es sólo el comienzo de la historia». dice el físico Yen-Ji Li Miembro del MIT, Internacional colaboración CMS sede en el CERN, Suiza.

«Hemos demostrado que podemos encontrar la señal. «En los próximos años, queremos usar plasma de quarks y gluones para estudiar la estructura interna de la partícula X, lo que podría cambiar nuestra visión de qué materia debería producir el universo».

Apenas unos minutos después del Big Bang, el universo no estaba compuesto del material que vemos hoy. En cambio, en unas pocas millonésimas de segundo, se llena con trillones de grados de plasma sobrecalentado, que se compone de partículas elementales llamadas quarks y gluones. Es un plasma de quarks-gluones.

En menos tiempo del necesario para parpadear, el plasma se congeló, las partículas se fusionaron para formar protones, neutrones, de los que ahora se forma la materia normal. Pero durante ese brevísimo período de tiempo, las partículas de plasma de quarks y gluones chocaron, chocaron y se dividieron nuevamente en diferentes configuraciones.

Una de estas configuraciones es una partícula tan misteriosa que ni siquiera sabemos cómo se ensambla. Esta es una partícula X; es muy rara և toma poco tiempo en los divisores de partículas, demasiado corto para ser explorado.

Sin embargo, en teoría, las partículas X pueden aparecer en cantidades muy pequeñas de plasma de quarks y gluones, que los físicos han estado creando en aceleradores de partículas durante varios años. Y esto puede darles una mejor comprensión.

Durante el Gran Colisionador de Hadrones de 2018, los átomos de plomo cargados positivamente chocaron entre sí a alta velocidad. Cada una de estas aproximadamente 13 mil millones de colisiones provocó una lluvia de decenas de miles de partículas. Esta es una gran cantidad de datos que deben ser tamizados.

«Teóricamente, hay tantos quarks y gluones en el plasma que se debe aumentar la producción de partículas X. lee dice. «Pero la gente pensó que sería muy difícil encontrarlos, porque hay muchos otros ingredientes en esta sopa de quarks».

Las partículas X son muy cortas, pero cuando se descomponen, se produce una menor masa de partículas. Para simplificar el proceso de análisis de datos, el equipo desarrolló un algoritmo para identificar los patrones típicos de la descomposición de las partículas X. Luego introdujeron los datos del LHC de 2018 en su software.

El algoritmo detecta una señal de cierta masa, lo que indica la presencia de unas 100 partículas X en los datos. Esto es un gran comienzo.

«Es casi imposible imaginar que podamos extraer estas 100 partículas de esta vasta colección de datos». Lee dijo.

Por el momento, los datos no son suficientes para saber más sobre la estructura de la partícula X, pero el descubrimiento puede acercarnos más. Ahora que sabemos cómo encontrar una firma de rayos X, será mucho más fácil detectarla en futuros conjuntos de datos. A su vez, cuantos más datos tengamos, más fácil será entenderlos.

Los protones y los neutrones están formados por tres quarks. Los físicos creen que las partículas X pueden estar formadas por cuatro, ya sea una partícula exótica y estrechamente relacionada conocida como tetraedro, o un nuevo tipo de partícula débilmente unida que consta de dos mesones, cada uno con dos quarks. Si el primero se debe a que está más unido, se descompondrá más lentamente que el segundo.

«Actualmente, nuestros datos son consistentes con ambos, ya que aún no tenemos suficientes estadísticas. Tomaremos muchos más datos en los próximos años para poder separar estos dos escenarios”. lee dice.

«Ampliará nuestra visión de los tipos de partículas que se produjeron abundantemente en el Universo primitivo».

El estudio fue publicado Cartas de revisión física:.