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| Bariones Xi_b excitados y en estado base se descomponen en un proceso de múltiples pasos con partículas de larga duración, lo que hace que sea complicado para los científicos cuando tratan de remontarse a la partícula original. Créditos: CMS. |
En un artículo enviado a Physical Review Letters, la colaboración CMS ha descrito la primera observación de barión neutro Xi_b excitado, una partícula formada por tres quarks, incluyendo un quark beauty.
El nuevo barión es una de las muchas partículas formadas por quarks predichas por la teoría de la cromodinámica cuántica.
"Hemos encontrado una fracción muy grande de estas partículas", explica el físico de CMS Chiochia Vincenzo, uno de los co-líderes de la búsqueda. "Pero todavía queda por descubrir partículas muy pesadas y en estados excitados".
Los quarks individuales no pueden volar libres por sí mismos; los científicos los encuentran reunidos en parejas o en grupos de tres. La teoría describe las diferentes maneras en que los quarks se pueden conectar. También predice la existencia de estados excitados de las partículas hechas de quarks.
La primera partícula descubierta por el equipo de colaboración ATLAS, se anunció en diciembre de 2011, era un estado de excitación de una partícula formada por dos quarks.
Hasta ahora, los físicos sólo habían visto bariones Xi_b en sus estados base. El barión Xi_b excitado es el barión más pesado descubierto hasta ahora en la familia bariónica Xi.
Una partícula pasa a un estado de excitación cuando tiene una cantidad mayor de energía que su cantidad mínima de energía. Poco después de las partículas excitadas se forman en las colisiones de partículas como los que ocurren en el Gran Colisionador de Hadrones, se descomponen en partículas en estado fundamental, liberando energía en forma de partículas más pequeñas.
Las partículas de bariones Xi_b excitados se desintegran en partículas de larga duración que pueden viajar medio metro desde el punto de colisión antes de decaer. Esto da a los físicos largas líneas cuando conectan los puntos para encontrar el origen de los productos finales de la decadencia. Todo esto lo realizan en un estado de confusión provocado por alrededor de 20 colisiones de partículas que suceden en el mismo instante.
"Encontrar una partícula es realmente muy difícil", agrega Chiochia. "Encontrar este complejo decaimiento en un evento tan desordenado nos hace confiar en nuestra capacidad para encontrar otras nuevas partículas en el futuro".
Referencia:
- Kathryn Grim, "CMS collaboration discovers its first new particle", Symmetry breaking.
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