Excitación genera descubrimiento de partícula excitada en el LHC y por qué esto no es muy excitante

Esta mañana leí el titular el LHC descubre su primera partícula nueva (gracias Felipe). Con la revuelta que el bosón de Higgs produjo en los medios hace unos días y con el de palabras como nueva partícula y bosón en los titulares de hoy es importante aclarar un par de detalles.

Para comprender qué se ha descubierto es útil recordar nuestro post anterior, en el que señalábamos que el modelo estándar de física de partículas es para los físicos el equivalente a la tabla periódica de los elementos para los químicos. A partir de un grupo determinado de partículas elementales (es decir, que no están compuestas por otras partículas) se pueden formar partículas compuestas (como su nombre lo indica, están formadas a partir de partículas elementales, como discutimos hace un tiempo en este post). Siguiendo con la analogía con la química, de la misma manera que dos elementos, como el hidrógeno (H) y el oxígeno (O) pueden unirse en un estado ligado (bound state en inglés) para formar una molécula de agua (H_2O), en física de partículas los quarks pueden unirse para formar estados ligados, similares a una molécula, pero formada por partículas fundamentales en vez de elementos químicos. Estas moléculas de partículas fundamentales (estoy llamándolas moléculas sólo como analogía, no es un nombre oficial) se llaman hadrones, sí hadrones, como el nombre del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), si el nombre te parecía extraño ahora es simple de entender: el LHC es una gran máquina que hacer colisionar partículas formadas por quarks (hadrones), en particular los protones usados en el LHC están compuestos por tres quarks.

ATLAS ha comunicado que se ha observado una nueva partícula, un hadrón formado por un quark bottom y un antiquark bottom (el quark botom a veces es llamado quark belleza) llamado \chi_b(3P). Este estado ligado (o “molécula de quarks”) es a veces denominado bottomonium. Notar un importante detalle: ATLAS ha comunicado, no anunciado. Cuál es la diferencia? El comunicado ha sido a través de un paper aparecido en el arXiv (el repositorio electrónico donde los físicos hacen públicos sus papers mientras esperan por ser publicados en una revista oficial) el día de ayer. No es un anuncio porque no se ha llamado a los medios ni nada por el estilo. Por qué no? Si bien se ha observado algo nunca antes visto y verificado algo que se había teorizado, este tipo de descubrimientos no tienen la misma relevancia que la observación de una partícula fundamental (como el Higgs) porque a veces se abusa del término nueva partícula. Por ejemplo el bottomium \chi_b ha sido observado antes, sin embargo el observado ahora en ATLAS es un estado excitado, es decir, tiene mayor energía (entre otras propiedades diferentes respecto al observado antes), pero no es una nueva partícula. Notar que el nombre de la nueva partícula incluye el apellido “3P”, que es la notación que los físicos usan para catalogar sus propiedades, antes se había observado el \chi_b(1P) y el \chi_b(2P) (si has tomado clases de química puedes ver la directa relación con la llamada notación espectroscópica de los orbitales electrónicos: 1s, 1p, 2s, 2p, 3s, 3p…). Esto no le quita importancia al descubrimiento, pero también muestra por qué ATLAS no llamó a los medios para anunciarlo. Es importante porque corrobora que los modelos teóricos de hadrones funcionan bastante bien, en teoría sabíamos que el \chi_b(3P) debía existir, ahora estamos seguros.

En resumen, es un interesante resultado que ha llevado a la colaboración ATLAS a enviarlo para publicación a la prestigiosa revista Physical Review Letters ya que valida nuestro entendimiento teórico de los hadrones, pero no es tan interesante como para llegar a los titulares de los medios. Como dice Matt Strassler en su blog, más impresionante que el descubrimiento mismo lo que impresiona es leer el titular en la web de la BBC.
Por último, tiene alguna relación este descubrimiento con el bosón de Higgs? La respuesta es no, el \chi_b(3P) es un bosón al igual que el Higgs, sin embargo esto sólo significa que poseen una propiedad llamada espín similar, pero no tienen otra conexión. Relacionar a el \chi_b(3P) con el Higgs sería como relacionar peras con manzanas sólo porque ambas son frutos.
Detalles más técnicos pueden encontrarse en Francis Science News.

Anuncios

Acerca de Jorge Diaz

Jorge es físico teórico. Obtuvo su Ph.D. en Física de Partículas en Indiana University, EEUU y luego trabajó como investigador postdoctoral en el Karlsruher Institut für Technologie, Alemania. Aunque su especialidad son los neutrinos y la física nuclear, ahora se dedica a Machine Learning en una industria de software. En Twitter: @jsdiaz_
Esta entrada fue publicada en Física de Partículas, Noticias. Guarda el enlace permanente.

7 respuestas a Excitación genera descubrimiento de partícula excitada en el LHC y por qué esto no es muy excitante

  1. “. Como dice Matt Strassler en su blog, más impresionante que el descubrimiento mismo lo que impresiona es leer el titular en la web de la BBC.”

    Si, hay que reconocer que los físicos del CERN no son ni la mitad de buenos que los marketiers…;)

    • Jorge Diaz dijo:

      muy cierto, eso también muestra que los científicos son bastante serios en lo que hacen y no tratan de “maketear” descubrimientos que pueden malinterpretarse.
      Saludos.

  2. juanito dijo:

    para que sirve subir un articulo al pre print?

    Si tengo entendido que lo que al final “vale” es si lo aceptan en alguna revista

    • Jorge Diaz dijo:

      Hola Juanito,
      es cierto, la versión publicada es la que vale, sin embargo como dice Francis más abajo, los papers de las grandes colaboraciones pasan por un riguroso proceso de revisión interna antes de hacerlos públicos, por lo cual el peer review del journal es casi un trámite y muy probablemente será aceptado.

  3. emulenews dijo:

    Enhorabuena, Jorge, muy buena entrada. Muy clara y la analogía con la química es muy buena, pero yo habría ido más lejos y habría resaltado más que la nueva partícula no es elemental, es una partícula compuesta de dos quarks y que como el átomo de hidrógeno tiene niveles discretos de energía por ser compuesta.

    Juanito, las grandes colaboraciones de científicos (en ATLAS habrá cerca de 3000) y muchos científicos individuales envían los artículos al servidor de preprints ArXiv por dos razones: una es la prioridad, que quede clara la fecha de la primera “publicación” y la otra es la publicidad, mucha gente lee ArXiv todos los días y se entera de estos resultados de manera anticipada. Así cuando el artículo salga publicado, que saldrá publicado sin problemas pues la revisión por pares interna dentro de ATLAS es mucho más dura que la revisión por pares de PRL es muy posible que ya haya varias citas a este artículo.

    Además, PRL y otras revistas aceptan el envío del artículo con solo tocar una tecla si ya está el preprint en ArXiv. Se ha convertido en costumbre y a las revistas les interesa que los artículos reciban muchas citas.

    No sé si he aclarado el porqué.

    • Jorge Diaz dijo:

      Hola Francis,
      gracias por tu comentario. La verdad tenía ganas de escribir más, sin embargo estoy con un deadline terminando un paper así que esta entrada fue escrita muy a la rápida. Además siempre le digo a nuestros lectores que buscan detalles más técnicos y avanzados que con seguridad los encontrarán en tu blog.
      Saludos.

  4. Pingback: Experimento CMS observa estado excitado de una vieja partícula « Conexión causal

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s