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Las part??culas X probablemente existieron en las m??s peque??as fracciones de segundo despu??s del Big Bang. F??sicos del MIT esperan construir la imagen m??s precisa hasta la fecha de los or??genes del universo.
En el caos previo al enfriamiento durante el Big Bang, una fracci??n de estos quarks y gluones colision?? al azar para formar part??culas “X” de corta duraci??n.
F??sicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el mayor acelerador de part??culas del mundo, situado cerca de Ginebra en el CERN, han detectado por primera vez una misteriosa part??cula que se cree que existi?? en las primeras millon??simas de segundo despu??s del Big Bang.
Denominadas part??culas “X”, por su estructura desconocida, fueron halladas en un medio llamado plasma de quark-gluones, generado en el LHC mediante la colisi??n de iones de plomo. All??, entre los trillones de part??culas producidas por estas colisiones, los f??sicos consiguieron extraer 100 de las ex??ticas motas.
Al estudiar las part??culas X primordiales con m??s detalle, los cient??ficos, que??publicaron sus resultados en la revista Physical Review Letters,??esperan construir la imagen m??s precisa hasta la fecha de los or??genes del universo.??
Sondear la estructura interna de la part??cula X
“Esto es solo el principio de la historia”, afirma el f??sico Yen-Jie Lee, del Laboratorio de Ciencias Nucleares del Instituto Tecnol??gico de Massachusetts (MIT), y miembro de la colaboraci??n internacional CMS, con sede en el CERN (Suiza), la Organizaci??n Europea para la Investigaci??n Nuclear.
“Hemos demostrado que podemos encontrar una se??al. En los pr??ximos a??os queremos utilizar el plasma de quark-gluones para sondear la estructura interna de la part??cula X, lo que podr??a cambiar nuestra visi??n de qu?? tipo de material deber??a producir el universo”, agreg??.
Quarks y gluones: part??culas elementales
Apenas unos instantes despu??s del Big Bang, el universo primitivo era un plasma sobrecalentado a billones de grados, compuesto por part??culas elementales llamadas quarks y gluones. Subsecuentemente estas part??culas se unieron brevemente en innumerables combinaciones antes de enfriarse y asentarse en configuraciones m??s estables, formando los neutrones de los que se compone hoy la materia normal.
En ese brev??simo lapso, las part??culas del plasma de quark-gluones colisionaron, se pegaron y volvieron a separarse en diferentes configuraciones. Una de esas configuraciones es la part??cula X, la cual no sabemos c??mo se form??.
Un enorme cartel que representa el detector CMS en el edificio 40 del CERN en Meyrin, cerca de Ginebra.
Recrear la sopa primordial ca??tica del Big Bang
Para recrear las condiciones primitivas del universo, los investigadores del LHC dispararon ??tomos de plomo cargados positivamente entre s?? a gran velocidad, haci??ndolos chocar para producir miles de part??culas m??s en una explosi??n moment??nea de plasma que se asemeja a la sopa primordial ca??tica del Big Bang.
A pesar de la complejidad de la tarea esa fue la parte f??cil. Lo dif??cil, gracias en parte a que las part??culas X tienen una vida muy corta, fue examinar los datos de 13.000 millones de colisiones de iones pesados para encontrar las part??culas X.
“En teor??a, hay tantos quarks y gluones en el plasma que la producci??n de part??culas X deber??a ser mayor”, dijo Lee. “Pero la gente pensaba que ser??a demasiado dif??cil buscarlas, porque hay muchas otras part??culas producidas en esta sopa de quarks”.
Algoritmo ayuda a extraer unas 100 part??culas X
As??, para examinar los millones de colisiones, el equipo desarroll?? un algoritmo. En medio de esta sopa de part??culas ultradensa y de alta energ??a, los investigadores,??seg??n detalla el comunicado del MIT,??pudieron extraer unas 100 part??culas X, de un tipo conocido como X (3872), llamado as?? por la masa estimada de la part??cula.
“Es casi impensable que podamos identificar estas 100 part??culas a partir de este enorme conjunto de datos”, dijo Lee, que, junto al coautor Jing Wang, f??sico del MIT, realiz?? m??ltiples comprobaciones para verificar su observaci??n. “Cada noche me preguntaba: ??es esto realmente una se??al o no?”, asegur?? Wang. “Y al final, los datos dec??an que s??”.
Descifrar la estructura de la part??cula X
Por el momento, los datos son insuficientes para saber m??s sobre la estructura de la part??cula X. Sin embargo, los investigadores planean reunir muchos m??s datos en los pr??ximos uno o dos a??os, que deber??an ayudar a dilucidar la estructura de la part??cula X.
Mientras que los protones y los neutrones est??n formados por tres quarks cada uno, los f??sicos creen que las part??culas X pueden estar formadas por cuatro, aunque no saben c??mo est??n unidos. Los cient??ficos creen que la nueva part??cula podr??a estar formada por cuatro quarks unidos con la misma fuerza, lo que la convertir??a en una part??cula ex??tica llamada tetraquark, o por dos pares de quarks ???llamados mesones??? poco unidos entre s??.
“Actualmente, nuestros datos son consistentes con ambas [estructuras] porque a??n no tenemos suficientes estad??sticas”, dijo Lee. “En los pr??ximos a??os, tomaremos muchos m??s datos para poder separar estos dos escenarios. Eso ampliar?? nuestra visi??n de los tipos de part??culas que se produjeron abundantemente en el universo primitivo”.
DW
