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Tetraquark

En física de partículas , un tetraquark es un mesón exótico compuesto por cuatro quarks de valencia . Desde hace tiempo se ha sospechado que el estado tetraquark está permitido por la cromodinámica cuántica [1] , la teoría moderna de las interacciones fuertes . Un estado tetraquark es un ejemplo de hadrón exótico que se encuentra fuera de la clasificación del modelo de quark convencional . Se han observado varios tipos diferentes de tetraquark. [2] [3]

Historia y descubrimientos

En el siglo XXI, los experimentos de física de partículas han informado de varios candidatos a tetraquark. El contenido de quarks de estos estados es casi en su totalidad q q Q Q , donde q representa un quark ligero ( up , down o strange ), Q representa un quark pesado ( charm o bottom ) y los antiquarks se indican con una línea superior. Los físicos teóricos han debatido durante mucho tiempo la existencia y estabilidad de estados de tetraquark con qq Q Q (o q q QQ), pero aún no se han informado de ellos mediante experimentos. [4]

Tubos de flujo de color producidos por cuatro cargas estáticas de quarks y antiquarks, calculadas en QCD reticular . [5] El confinamiento en cromodinámica cuántica conduce a la producción de tubos de flujo que conectan cargas de color. Los tubos de flujo actúan como potenciales atractivos similares a cuerdas de QCD .
Cronología

En 2003, una partícula denominada temporalmente X(3872) , por el experimento Belle en Japón , fue propuesta como candidata a tetraquark, [6] como se teorizó originalmente. [7] El nombre X es un nombre temporal, lo que indica que aún quedan algunas preguntas sobre sus propiedades por probar. El número que sigue es la masa de la partícula en MeV/ c 2 .

En 2004, el estado D sJ (2632) observado en el SELEX de Fermilab fue sugerido como un posible candidato a tetraquark. [8]

En 2007, Belle anunció la observación del estado Z(4430) , undododtúCandidato a tetraquark. También hay indicios de que el Y(4660), también descubierto por Belle en 2007, podría ser un estado tetraquark. [9]

En 2009, Fermilab anunció que había descubierto una partícula denominada temporalmente Y(4140) , que también podría ser un tetraquark. [10]

En 2010, dos físicos del DESY y un físico de la Universidad Quaid-i-Azam volvieron a analizar datos experimentales anteriores y anunciaron que, en relación con el
ϒ
(5S) mesón (una forma de bottomonium ), existe una resonancia de tetraquark bien definida . [11] [12]

En junio de 2013, el experimento BES III en China y el experimento Belle en Japón informaron independientemente sobre Z c (3900) , el primer estado de cuatro quarks confirmado. [13]

En 2014, el experimento del Gran Colisionador de Hadrones LHCb confirmó la existencia del estado Z(4430) con una significancia de más de 13,9 σ. [14] [15]

En febrero de 2016, el experimento DØ informó evidencia de un candidato a tetraquark estrecho, llamado X(5568), que se desintegra en
B0
segundos
π±
. [16] En diciembre de 2017, DØ también informó haber observado el X(5568) utilizando un
B0
segundosestado final. [17] Sin embargo, no se observó en las búsquedas realizadas en los experimentos LHCb, [18] CMS , [19] CDF , [20] o ATLAS [21] .

En junio de 2016, LHCb anunció el descubrimiento de tres candidatos a tetraquark adicionales, llamados X(4274), X(4500) y X(4700). [22] [23] [24]

En 2020, LHCb anunció el descubrimiento de undodododoTetraquark: X(6900). [2] [25] En 2022, ATLAS también observó X(6900), [26] y en 2023, CMS informó una observación de tres de esos estados, X(6600), X(6900) y X(7300). [27]

En 2021, LHCb anunció el descubrimiento de cuatro tetraquarks adicionales, incluido c c u s . [3]

En 2022, LHCb anunció el descubrimiento de c s u d y c s u d. [28]

Véase también

Referencias

  1. ^ U. Kulshreshtha; DS Kulshreshtha; JP Vary (2015). "Formulaciones hamiltonianas, de integral de trayectoria y BRST de QCD 2 de N escalares grandes en el frente de luz y ruptura espontánea de simetría". European Physical Journal C . 75 (4): 174. arXiv : 1503.06177 . Bibcode :2015EPJC...75..174K. doi :10.1140/epjc/s10052-015-3377-x. S2CID  119102254.
  2. ^ ab R. Aaij; et al. ( Colaboración LHCb ) (2020). "Observación de la estructura en el espectro de masas del par J/ψ". Science Bulletin . 65 (23): 1983–1993. arXiv : 2006.16957 . Bibcode :2020SciBu..65.1983L. doi :10.1016/j.scib.2020.08.032. PMID  36659056. S2CID  220265852.
  3. ^ ab LHCb collaborative; Aaij, R.; Beteta, C. Abellán; Ackernley, T.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Afsharnia, H.; Aidala, CA; Aiola, S.; Ajaltouni, Z.; Akar, S. (2021-03-02). "Observación de nuevas resonancias que decaen a J/ψK+ y J/ψϕ". Physical Review Letters . 127 (8): 082001. arXiv : 2103.01803 . Bibcode :2021PhRvL.127h2001A. doi :10.1103/PhysRevLett.127.082001. PMID  34477418. S2CID  232092368.
  4. ^ Si-Qiang, Luo; Kan, Chen; Xiang, Liu; Yan-Rui, Liu; Shi-Lin, Zhu (25 de octubre de 2017). "Estados de tetraquark exóticos con la configuración qqQQ" (PDF) . European Physical Journal C . 77:709 (10). doi : 10.1140/epjc/s10052-017-5297-4 . S2CID  119377466 . Consultado el 26 de noviembre de 2017 .
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  11. ^ Z. Matthews (27 de abril de 2010). «Crece la evidencia de los tetraquarks». Physics World . Archivado desde el original el 2011-11-09 . Consultado el 2014-04-12 .
  12. ^ A. Ali; C. Hambrock; MJ Aslam (2010). "Interpretación de tetraquarks de los datos BELLE sobre la producción anómala de Υ(1S)π + π − y Υ(2S)π + π − cerca de la resonancia Υ(5S)". Physical Review Letters . 104 (16): 162001. arXiv : 0912.5016 . Código Bibliográfico :2010PhRvL.104p2001A. doi :10.1103/PhysRevLett.104.162001. PMID  20482041.
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