Investigadores del experimento LHCb en el CERN han logrado determinar por primera vez el spin-paridad de los bariones de encanto, lo que resuelve un misterio que ha persistido en la investigación de los bariones durante años. Este hallazgo representa un avance significativo en nuestra comprensión de las partículas subatómicas y sus interacciones.
Los bariones de encanto son partículas que contienen un quark pesado, en este caso el quark encanto, junto a dos quarks ligeros. Aunque la existencia de estos bariones no es nueva, la naturaleza exacta de sus modos de excitación había permanecido sin aclarar. El estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, se centra en medir propiedades fundamentales de los bariones Ξc(3,055)+ y Ξc(3,055)0.
Comprendiendo el spin-paridad y sus implicaciones
El spin y la paridad son números cuánticos que ofrecen información crucial sobre las partículas subatómicas. El spin se refiere al momento angular inherente de la partícula, mientras que la paridad describe la simetría de la función de onda de la partícula. Conocer el spin-paridad de un barión proporciona información esencial sobre la disposición y orientación de los quarks que lo componen.
El equipo de investigadores se basó en datos de colisiones de protones recogidos entre 2016 y 2018 en el experimento LHCb. En su análisis, se concentraron en la reacción de descomposición débil de los bariones bottom (Ξb) hacia los bariones de encanto (Ξc), aprovechando la inestabilidad de los Ξb para estudiar las propiedades de los Ξc más estables.
Las técnicas de análisis de amplitud utilizadas les permitieron examinar las distribuciones angulares y la cinemática de los productos de descomposición. «Utilizando los datos del LHCb, determinamos que el spin-paridad de estos estados es 3/2+ con alta significancia», comentó Guanyue Wan, coautor del estudio y candidato a doctorado en la Universidad de Pekín. Este resultado proporciona una visión crítica sobre la estructura interna de estas partículas fundamentales y ayuda a afinar los modelos teóricos en espectroscopia de hadrones.
Este descubrimiento elimina varias teorías competidoras sobre la naturaleza de los bariones Ξc(3,055), dado que no existían mediciones previas de este tipo. Los experimentos realizados por ATLAS y CMS, que se centran en búsquedas de alta energía, han tenido un enfoque limitado en la espectroscopia de sabor pesado. Por su parte, el barión Ξc(3,055) fue observado por primera vez por Belle, aunque sin mediciones de spin-paridad.
Los investigadores también midieron un parámetro adicional conocido como la asimetría arriba-abajo de las transiciones, que proporciona información sobre cómo la orientación del spin del barión influye en el proceso de descomposición. Los resultados obtenidos son consistentes con una violación de paridad máxima, lo que indica que el proceso de descomposición está fuertemente afectado por la orientación del spin.
