Los físicos han descubierto misteriosas partículas X en una “sopa primordial” por primera vez

Una partícula misteriosa que se cree que existió durante un tiempo después la gran explosión Ahora se ha descubierto por primera vez en la “sopa primaria”.

Específicamente, en un medio llamado plasma de quarks-gluones, se genera en el Gran Colisionador de Hadrones por colisiones de iones de plomo. Allí, en medio de los trillones de partículas producidas por estas colisiones, los físicos han logrado derivar 100 extraños insectos conocidos como partículas X.

“Este es solo el comienzo de la historia”, El físico Yen-Jie Lee dice Del Instituto Tecnológico de Massachusetts, miembro internacional Cooperación CMS Tiene su sede en el CERN, Suiza.

“Hemos demostrado que podemos encontrar una señal. En los próximos años, queremos usar plasmas de quarks y gluones para examinar la estructura interna de la partícula X, lo que podría cambiar nuestra visión de qué tipo de materia debería producir el universo”. “

Momentos después del Big Bang, el universo primitivo no estaba hecho de las mismas cosas que vemos flotar hoy. En cambio, durante unas pocas millonésimas de segundo, se llenó de plasma sobrecalentado a billones de grados, formado por partículas elementales llamadas quarks y gluones. Este es un plasma de quarks-gluones.

En menos tiempo del que tarda en parpadear, el plasma se enfría y agrupa las partículas para formar los protones y neutrones que componen la materia ordinaria en la actualidad. Pero en ese breve período de tiempo, las partículas en el plasma de quarks y gluones chocan, se unen y luego se separan nuevamente en diferentes configuraciones.

Una de esas configuraciones es una partícula muy misteriosa, y ni siquiera sabemos cómo se ensambla. Esta es la partícula X, y se vio muy raramente y brevemente en los colisionadores de partículas, demasiado brevemente para ser examinada.

En teoría, las partículas X podrían aparecer en pequeños destellos de plasma de quarks y gluones que los físicos han creado en aceleradores de partículas desde hace varios años. Esto puede proporcionar una mejor oportunidad de entenderlos.

Durante la operación del Gran Colisionador de Hadrones en 2018, los átomos de plomo cargados positivamente chocaron entre sí a altas velocidades. Cada una de estas 13 mil millones de colisiones produjo un aluvión de decenas de miles de partículas. Esta es una gran cantidad de datos que deben ser examinados.

“Teóricamente, hay tantos quarks y gluones en el plasma que la producción de partículas X debería optimizarse”. dígame. “Pero la gente pensó que sería muy difícil buscarlo porque hay muchas otras partículas producidas en esta sopa de quarks”.

Aunque las partículas X tienen una vida muy corta, cuando se desintegran, producen una lluvia de partículas de menor masa. Para simplificar el proceso de análisis de datos, el equipo desarrolló un algoritmo para reconocer los patrones característicos de la descomposición de las partículas X. Luego introdujeron los datos del LHC de 2018 en su software.

El algoritmo identificó una señal en un bloque dado de que había alrededor de 100 partículas X en los datos. Este es un excelente comienzo.

“Es casi increíble que podamos excluir estas 100 partículas de este enorme conjunto de datos”. me dijo.

En este punto, los datos no son suficientes para aprender más sobre la estructura de la partícula X, pero el descubrimiento puede acercarnos más. Ahora que sabemos cómo encontrar la firma de la partícula X, restarla en conjuntos de datos futuros debería ser mucho más fácil. En cambio, 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 podrían estar formadas por cuatro, ya sea una partícula extraña y estrechamente unida conocida como tetraquark, o un nuevo tipo de partícula suelta hecha de mesones, cada uno de los cuales contiene un quark. Si es el primero, por ser más compacto, se descompondrá más lentamente que el segundo.

“Actualmente, nuestros datos son compatibles con ambos escenarios porque aún no tenemos suficientes estadísticas. En los próximos años, tomaremos más datos para poder separar estos dos escenarios”. dígame.

“Esto ampliará nuestra visión de los tipos de partículas que se produjeron en abundancia en el universo primitivo”.

La búsqueda fue publicada en Cartas de revisión física.