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06 abril, 2012

CERN descubre nueva partícula subatómica Chi_b (3P) (quarkonio, no el Boson de Higgs)

DESCUBREN UNA NUEVA PARTÍCULA SUBATÓMICA
febrero 20, 2012 Publicado de Parvaneh

En diciembre del último año investigadores del CERN han publicado un trabajo en cual informan del descubierto de una nueva partícula. Pero por una vez no se trata del Boson de Higgs, sino de una partícula del clase de los quarkonia.
Un quarkonio es un mesón. Todos los mesones consisten de un quark y un anti-quark. Por ejemplo el mesón pi (también llamado pion) consiste de un quark up (u ) y un quark anti-down (\overline{d} ). Quarkonia son especial en esto que consisten de un quark y de su anti-quark, es decir, por ejemplo, c  y \overline{c}.
En esto caso los investigadores se han interesado por el quark b  y \overline{b} quarkonio y sus varios niveles de energía.  Se distingue los estados S, cual son lladmados  \Upsilon y son bien conocidos así como los estados P, cual son llamados \chi_b. De estos estados P existen tres, o sea \chi_b(1P), \chi_b(2P) y \chi_b(3P).
Mientras que los dos primeros estados han sido comprobado experimentalmente, el estado \chi_b(3P) era hasta ahora solo postulado, pero no comprobado. Los investigadores del CERN ahora han aducido la prueba con ayudo del detector de partículas ATLAS.
Esto no era posible directamente, sino solo vía la prueba los productos de desintegración. Por \chi_b(3P) existen dos vías de desintegración (también llamado canales de desintegración o simple canales), o sea:
\chi_b(3P) \rightarrow \Upsilon(1S) + \gamma
y
\chi_b(3P) \rightarrow \Upsilon(2S) + \gamma
Nota: $latex \gamma$ es un fotón.
En ambos casos el \Upsilon se desintegra en dos muones, cuales también – como los fotones – pueden ser registrado por el detector y la masa puede ser fijado.
Por la prueba pertenece también matemática y sobre todo la estadística para evaluar a los datos. Se compara las mases detectadas de los dos muones plus la del fotón (coresponde al \chi_b), sustrae de esto la masa de los muones y adiciona la masa del muon upsilon (\Upsilon ) de un canal determinado (kS). O como formula:
\tilde{m}_k = m ( \mu^+\mu^-\gamma) - m( \mu^+\mu^-) + m_{\Upsilon (kS)}
De esto se determinan candidatos por los \chi_b, cual se revelan en la gráfica siguiente como puntas:
Gráfica 1 - Señales candidatas por Chi_b (Fuente: CERN)
Gráfica 1 - Señales candidatas por Chi_b (Fuente: CERN)
En la gráfica la curva roja represente el canal de desintegración vía \Upsilon(1S) y la curva malva represente los datos por el canal de desintegración vía \Upsilon(2S).
Las dos primeras puntas de la curva rojo representan los estados ya conocidos de \chi_b y \chi_b (1P)respectivamente \chi_b(2P). La tercera punto cercanía de 10.5 GeV (Giga-electronvoltio ) es la señal del nueva estado \chi_b(3P), dicen las investigadores.
A cause de la cantidad de datos disponibles y la precisión del LHC y ATLAS los investigadores son seguro, qué han hecho un descubrimiento. Naturalmente se necesiten también una confirmación para otros investigadores.
Los quarkonia son de interés por los investigadores, porque con ellos se puede estudiar las fuerzas de enlace entre los quarks. La sorpresa era que el \chi_b(3P) era ligeramente más macizo que la teoría ha predicho.
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Observation of a new chi_b state in radiative transitions to Upsilon(1S) and Upsilon(2S) at ATLAS

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En Física de partículas, quarkonio (quarkonium, pl. quarkonia) es el nombre dado a un mesón sin sabor; el cual constituye de un quark y su antiquark.

Debido a la gran masa de la quark cima, el toponium que no existe, puesto que la desintegración del quark cima a través de la interacción electrodébil antes de que un estado de enlace se pueda formar. Por lo general quarkonium se refiere sólo a charmonium y bottomonium, y no a cualquiera de los más ligeros estados quark-antiquark. Este uso es debido a que los quarks más ligeros (arriba,abajo y extraño) son mucho menos masivos que los quarks más pesados, por lo que el estado físico realmente visto en los experimentos son mezclas de mecánica cuántica de los estados de quarks livianos. Las diferencias en la masa mucho mayor entre los quark encantado y fondo y los quarks más ligeros resultan en estados que están bien definidos en términos de un par quark-antiquark de sabor determinado.

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Quarkonio 
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