Observan nueva partícula subatómica

Edgar Casimiro Linares

El 31 de mayo pasado el laboratorio Fermilab reportó haber descubierto mediante el experimento Selex un nuevo tipo de partícula subatómica.

Fermilab es un laboratorio situado a unos 40 kilómetros de Chicago, en Illinois, Estados Unidos. Cuenta con el acelerador de partículas más potente en el mundo. Selex es el nombre de uno de los varios experimentos de física de partículas en los que se ha hecho uso del acelerador citado para realizar estudios. El objetivo general de estos experimentos es estudiar los componentes más elementales de los que está constituida la materia.

En la actualidad se piensa que son 12 los constituyentes elementales de la materia. Seis de ellos se conocen genéricamente como quarks. Los otros seis se conocen como leptones. El electrón es el mas famoso de estos leptones. En realidad los quarks que forman toda la materia ordinaria que observamos a nuestro alrededor son los dos quarks más ligeros, llamados up y down. Ambos son los constituyentes de los protones y neutrones de los núcleos de los átomos de toda la materia estable en nuestro planeta.

Los restantes quarks (charm, strange, top, bottom), más pesados, debieron haber existido algunos momentos después de la creación del universo, en el Big Bang (En la tierra el quark strange puede observarse de manera natural en partículas provenientes de rayos cósmicos.) Los cuatro quarks más pesados sólo existen tiempos pequeñisimos antes de decaer a las dos formas más estables. Para producir y estudiar los cuatro quarks más pesados se requieren muy potentes aceleradores de partículas e inmensos aparatos detectores. Existen evidencias experimentales de los seis quarks.

Desde los años 70, varios experimentos han observado partículas que contienen un quark charm en combinacion con uno o dos quarks más ligeros (los quarks siempre se combinan en grupos de dos o tres para formar otras partículas, parece imposible observar quarks aisladamente), pero nunca se ha (o había) observado una partícula formada por más de un quark charm (encanto, en español).

Luego de realizaar el experimento Selex, uno de los líderes de Femilab, el doctor James S. Russ, de la Carnegie Mellon University, reportó tener evidencia de haber observado dos tipos de partículas que podrían contener dos quarks charm, en combinación con otro quark más ligero. Uno de estos tipos contendría un quark down junto con dos charm. El otro contendría un quark up junto con dos charm. Tambien se reportó posible evidencia de una forma "excitada" (más energética) del segundo tipo. Estas partículas serían parientes cercanas del protón (que contiene un quark down y dos up) y del neutrón (que contiene un quark up y dos down).

Se ha llegado a estos resultados siguiendo un proceso que consumió más de seis años. El experimento Selex, en el que colaboran dos físicos de la Universidad de San Luis Potosí, los doctores Antonio Morelos y Jurgen Engelfried, ha sido realizado por casi 130 colaboradores provenientes de 10 países, entre ellos México.

Hay varios puntos importantes que por medio del experimento Selex se deben dilucidar antes de publicar en revistas científicas sus resultados; por ejemplo ciertas discrepancias entre las masas medidas y las masas esperadas para este tipo de partículas. A pesar de que los resultados presentados son preliminares, podrían constituir la primera evidencia experimental de este nuevo tipo de partículas.

El autor es científico asociado del European Organization for Nuclear Research (CERN) y del Departamento de Física del Cinvestav-IPN.