Descubrimiento revolucionario: ¡los investigadores encuentran toponio en el LHC!

Descubrimiento revolucionario: ¡los investigadores encuentran toponio en el LHC!

investigadores de la Universidad de Hamburgo y DESY han logrado avances innovadores en la física de partículas al encontrar evidencia de la partícula toponio. El toponio surge de un estado de unión entre un quark top y su antipartícula, el anti-quark top. Este descubrimiento podría proporcionar nuevos conocimientos cruciales sobre la estructura fundamental de toda la materia.

El avance fue posible gracias a señales obtenidas en dos experimentos. Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN fueron identificados. El quark top, la partícula elemental más pesada conocida, se desintegra en menos de una billonésima de segundo, lo que subraya lo que se consideraba una suposición extremadamente desafiante para observar estados ligados. Hasta ahora se pensaba que tal estado no se podía detectar con la antipartícula, pero nuevos datos hacen tambalear esta opinión.

Descubrimiento en experimentos.

El descubrimiento del toponio se realizó de forma independiente en los experimentos CMS y ATLAS del LHC. Según los investigadores, se midieron una mayor cantidad de quarks top con baja energía cinética, lo que permite la formación de toponio. Los primeros indicios de toponio ya se produjeron en el experimento CMS de 2016, que se reforzó con datos adicionales de 2017 y 2018. ATLAS pudo confirmar la conexión con sus propios datos, lo que subraya aún más la relevancia de los resultados.

Laurids Jeppe, estudiante de doctorado de la Universidad de Hamburgo, destaca que la precisión alcanzada al medir procesos raros es notable. Los resultados obtenidos se llevaron a cabo en la Conferencia de Física de Altas Energías de la Sociedad Europea de Física.

Además, los análisis del experimento CMS revelan una propiedad inesperada en el comportamiento de los quarks top. Esta observación sugiere que los quarks top forman brevemente un "estado cuasi unido" con sus antipartículas, llamado toponio. Este descubrimiento no sólo es sorprendente, sino que también podría presagiar nuevas partículas que pongan a prueba los límites del actual modelo estándar de física de partículas.

Medidas y su significado.

El experimento CMS encontró que la sección transversal de producción para el exceso de pares quark-antiquark superiores era de 8,8 picobarns (pb), con una incertidumbre de 1,3 pb, logrando un nivel de confianza “cinco sigma”. La colaboración ATLAS descubrió que se confirmaron los mismos efectos en los datos generales del LHC Run-2, midiendo la sección transversal de producción en 9,0 ± 1,3 pb y excluyendo modelos significativos que ignoran la formación de un estado cuasi unido.

Un modelo explicativo alternativo podría implicar la existencia de una nueva partícula con una masa cercana al doble de la masa del quark top. Sin embargo, para interpretar de manera concluyente el fenómeno, se requiere un modelado preciso del comportamiento de quarks y gluones en colisiones de alta energía.

El descubrimiento de Toponium no sólo ampliaría la comprensión de Quarkonia, sino que también dirigiría el panorama de la investigación hacia nuevas formas de estudiar la interacción fuerte. Estas formaciones de pares pesados ​​de quarks y antiquarks ya representan los descubrimientos previos del charmoniano y del bottomoniano en la década de 1970, y se espera que la tercera fase en curso del LHC proporcione datos adicionales para explorar más a fondo las interacciones entre quarks y antiquarks superiores.