L’IFIC i la Universitat de València participen en la detecció del toponium, un nou estat quàntic inèdit

Recreació artística de la interacció d'un quark top i el seu antiquark top.

#IFIC #Toponium #València

Un equip de l’Institut de Física Corpuscular, vinculat a la Universitat de València i el CSIC, ha participat en la detecció del toponium, una unió efímera entre quark top i antiquark, confirmada pels experiments ATLAS i CMS del Gran Col·lisionador d’Hadrons.

Un grup de l’Institut de Física Corpuscular (IFIC), centre mixt de la Universitat de València i el CSIC, ha tingut un paper destacat en la detecció d’un estat quàntic mai vist fins ara, anomenat toponium. Aquesta troballa prové de l’experiment ATLAS, un dels grans projectes del Gran Col·lisionador d’Hadrons (LHC) del CERN.

Fa un temps, l’equip CMS, un altre dels grans experiments del LHC, va observar un excés inusual de parells de quark i antiquark top en dades recollides entre 2016 i 2018. Tot i que aquest excés podria indicar noves partícules, la localització del fenomen va fer pensar en la possible formació del toponium, una unió temporal entre un quark top i el seu antiquark.

El 8 de juliol, la col·laboració ATLAS, que reuneix més de 5.000 científics i tècnics arreu del món, va anunciar de manera independent la mateixa observació, analitzant dades del període 2015-2018. Aquests resultats reforcen la interpretació d’un nou estat quàntic quasi lligat.

El IFIC ha participat des del principi en l’experiment ATLAS, especialment en el grup dedicat a la física del quark top. Marcel Vos, investigador del CSIC al IFIC i coordinador del LHC Top Working Group, ha contribuït al procés de revisió del descobriment.

El toponium és un estat quàntic efímer i inestable format per la unió del quark top, la partícula elemental més pesada, i el seu antiquark. Durant dècades es va pensar que no seria detectable, ja que el quark top es desintegra molt ràpidament, sense temps per formar estats lligats com altres quarks que conformen partícules més estables.

“Des de la detecció del quark top el 1995, s’han estudiat amb detall la seva producció i propietats”, explica Vos. “Fins ara es creia que el toponium seria indetectable perquè els seus efectes són molt subtils. Però els anàlisis d’ATLAS i CMS mostren que el LHC ha captat aquesta efímera unió, un estat quasi lligat que ja es preveia en 1990, abans fins i tot de descobrir el quark top”.

Malgrat l’evidència, encara no s’ha aclarit del tot l’origen del toponium. Una alternativa és que la senyal observada siga causada per una nova partícula amb massa similar al doble del quark top. Tot plegat mostra que encara queden aspectes per explorar en el Model Estàndard, la teoria que millor descriu l’univers visible.

Si la troballa es confirma, marcarà un pas important en la comprensió dels components més fonamentals de la matèria.

Redacció Crònica