Detectadas por primera vez “partículas X” en el interior del LHC

Los físicos del LHC detectaron recientemente alrededor de 100 “partículas X” primordiales formadas durante los primeros momentos del Big Bang. Este trabajo, que podría conducir a una mejor comprensión del universo, se publica en la revista Physical Review Letters.

Los aceleradores de partículas los hacen chocar a velocidades vertiginosas. El mayor de ellos es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), ubicado cerca de Ginebra. El propósito de estos experimentos es recrear ciertas características del Big Bang y observar el comportamiento de la materia.

En los últimos años, estas colisiones han llevado al descubrimiento de varias partículas teóricas. Más recientemente, los físicos han podido detectar cien “partículas X” de vida corta, llamadas así por sus estructuras desconocidas, incrustadas entre miles de millones de partículas elementales.

Según los investigadores, estas partículas probablemente existió solo unas pocas millonésimas de segundo después del Big Bang, cuando el Universo era todavía una sopa de plasma sobrecalentado rebosante de quarks y gluones. Estas partículas elementales se habrían enfriado y combinado en los protones y neutrones más estables que conocemos hoy. Justo antes de este rápido enfriamiento, una pequeña parte de los gluones y quarks habría colisionado, agrupándose para formar “partículas X” de muy corta duración.

Partículas del universo LHC x
El LHC, el acelerador de partículas más grande del mundo situado bajo la frontera franco-suiza. Créditos: Wikimedia Commons/CERN

Una aguja en un pajar primordial

Para lograr estos resultados, los investigadores del LHC enviaron átomos de plomo cargados positivamente entre sí a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, rompiéndolos para producir miles de partículas adicionales incrustadas en un plasma que se asemeja a la sopa primordial del caos del universo muy joven.

Luego, los investigadores evaluaron el datos de trece mil millones de colisiones de iones frontales para encontrar las famosas “partículas X”. Esto no fue poca cosa ya que los físicos no sabían nada acerca de su estructura. Sin embargo, sabían que estas partículas debían tener un patrón de descomposición muy distinto, rompiéndose en un rango de ángulos muy diferente al producido por otras partículas.

Este conocimiento hizo posible producir un algoritmo capaz de identificar los signos reveladores que luego permitió la detección de un centenar de ellos. Con la firma de la “partícula X” identificada, los investigadores ahora puede determinar su estructura interna. A priori, debería contener cuatro quarks, pero ¿están estrechamente vinculados entre sí, lo que la convertiría en una partícula exótica llamada tetraquark? ¿O están dispuestos en pares (mesones)? Al estudiar estas partículas primordiales con más detalle, los físicos esperan construir la imagen más precisa hasta la fecha de los orígenes del Universo.