En un reciente seminario de física en el Acelerador del Laboratorio Nacional Fermi del Departamento de Energía de EEUU, Pat Lukens, físico del Fermilab en el experimento CDF, anunció la observación de una nueva partícula, la omega sub-b. La partícula contiene tres quarks, dos quarks «strange» («extraños») y un quark «bottom» («fondo»), que da forma a la configuración s-s-b. Es una pariente exótica del protón, mucho más común, y tiene aproximadamente seis veces la masa de éste

La observación de esta partícula “doblemente extraña” (por los dos quarks «extraños» —»strange» en inglés— que la componen), que el Modelo Estándar predice, es significativa debido a que refuerza la confianza de los físicos en su comprensión de cómo los quarks forman la materia. Además, este hallazgo entra en conflicto con un resultado anunciado con 2008 por el experimento hermano del CDF, el DZero.

La omega sub-b es la última entrada en la llamada “tabla periódica de los bariones”. Los bariones son partículas formadas por tres quarks, y los ejemplos más comunes son el protón y el neutrón. El acelerador de partículas Tevatron, parte del Fermilab, es único en su capacidad de producir bariones que contienen el quark b, y los grandes muestreos de datos disponibles tras muchos años de ejecución con éxito les permiten a los experimentadores encontrar y estudiar estas raras partículas. La observación abre un nuevo panorama para que los científicos investiguen sus propiedades y comprendan mejor el raro objeto.

Filtrando casi 5 x 10¹⁴ colisiones de protones y antiprotones que se produjeron en el colisionador de partículas Tevatron del Fermilab, el grupo colaborativo CDF aisló 16 ejemplos en los que las partículas emergían de una colisión revelando la señal distintiva de una partícula omega sub-b. Una vez que se crea, las omega sub-b viajan una fracción de milímetro antes de desintegrarse en partículas más livianas. Esta desintegración, producida por medio de la fuerza nuclear débil, tiene lugar en una billonésima de segundo. De hecho, el CDF ha realizado la primera medición del tiempo de vida de la omega sub-b y obtuvo un valor de 1,13 +0,53-0,40 (estad) ±0,02 (sist) billonésimas de segundo.

En agosto de 2008, el experimento DZero anunció su observación de la partícula omega sub-b basada en una muestra menor de datos del Tevatron. Lo interesante es que la nueva observación que anuncia el CDF entra en conflicto directo con este resultado anterior de DZero. Los físicos de CDF midieron la masa de omega sub-b en un valor de 6054,4 ±6,8 (estad) ±0,9 (sist.) MeV/c2, en comparación con la de DZero de 6165 ±10 (stad) ±13 (sist) MeV/c2. Estos dos resultados experimentales son inconsistentes estadísticamente entre sí, lo que deja la pregunta a los científicos de los dos experimentos si han medido la misma partícula. Además, los experimentos observaron diferentes ritmos de producción de esta partícula. Tal vez lo más interesante es que ninguno de los experimentos obtuvo una prueba de partículas con el valor medido por el otro.

Aunque el último resultado que anuncia el CDF concuerda con las expectativas teóricas para la partícula omega sub-b tanto en el ritmo de producción como en el valor de su masa, se requiere una investigación para resolver el misterio de por qué se obtuvieron resultados contradictorios.

El descubrimiento de omega sub-b sigue a la observación del barión cascada b-menos, que fue observado por primera vez en el Tevatron en el 2007, y dos tipos de bariones sigma sub-b, que fueron descubiertos en el Tevatron en el 2006.

El grupo colaborativo CDF envió un artículo que resume los detalles de su descubrimiento a la revista Physical Review D. Está también disponible on-line en: http://arxiv.org/abs/0905.3123

CDF es un experimento internacional que une unos 600 físicos de 62 instituciones en 15 países. Cuenta con el apoyo del Departamento de Energía de EEUU, de la National Science Foundation y una serie de organismos internacionales de financiación. Fermilab es un laboratorio nacional de EEUU, financiado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de este país, operada en virtud de un contrato por Fermi Research Alliance, LLC.

Fuente: Fermilab. Aportado por Eduardo J. Carletti

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