Un equipo internacional de científicos del centro de investigación nuclear europeo ha anunciado el descubrimiento de una nueva partícula subatómica cuya estructura se asemeja a la del protón, aunque es cuatro veces más pesada y posee propiedades que la distinguen de cualquier partícula conocida hasta ahora.
El hallazgo fue presentado esta semana en la conferencia de física Moriond y se obtuvo gracias al trabajo del experimento LHCb en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), la instalación más grande del mundo para estudiar los componentes fundamentales de la materia.
Una composición inusual: dos quarks “charm” y uno down
La nueva partícula está formada por dos quarks charm y un quark down — un arreglo similar al del protón, que tiene dos quarks up y uno down, pero con componentes mucho más pesados. Esta estructura le da una masa aproximadamente cuatro veces mayor que la de un protón convencional.
Debido a esta composición, los físicos la describen como un barión “proton‑like”: comparte la misma carga eléctrica y está compuesta por tres quarks, pero su comportamiento y vida media son muy distintos, ya que se desintegra casi al instante tras formarse.
¿Por qué es importante este descubrimiento?
Los modelos actuales de la física de partículas, en particular la cromodinámica cuántica (QCD) — la teoría que describe cómo los quarks se mantienen unidos mediante la fuerza fuerte — predicen que existen muchas combinaciones posibles de quarks. Sin embargo, muchas de estas combinaciones son extremadamente inestables y difíciles de detectar.
El nuevo barión proporciona a los científicos una oportunidad inusual para probar estos modelos teóricos bajo condiciones extremas, porque sus quarks pesados hacen que las interacciones entre ellos sean más “visibles” a escala experimental. Esto puede ayudar a comprender mejor cómo la fuerza que mantiene unidos a los protones y los neutrones dentro del núcleo atómico realmente funciona.
Un salto tecnológico clave
Este avance se ha logrado gracias a la actualización del detector LHCb, completada en 2023, que permitió a los investigadores recolectar y analizar con mayor precisión los datos de colisiones de alta energía. Esta mejora fue esencial para identificar una señal clara de la nueva partícula con un nivel de certeza estadística de 7 sigma, la medida de confianza estándar en física de partículas para considerar un descubrimiento como verificado.
Un zoológico de partículas cada vez más complejo
Aunque desde el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012 no se había anunciado una partícula fundamental completamente nueva, los experimentos en el LHCb han ido descubriendo múltiples hadrones exóticos, como tetraquarks y pentaquarks, que no encajan en la estructura clásica de protones y neutrones.
La comunidad científica considera este hallazgo no sólo un triunfo técnico, sino un paso hacia una comprensión más profunda de las fuerzas que gobiernan el universo a nivel más elemental.