Pentaquark

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Un pentaquark es una partícula subatómica compuesta por un grupo de cinco quarks (en este sentido es rara respecto a los tres quarks normales de los bariones y a los dos de los mesones).

Más precisamente, un pentaquark está compuesto por cuatro quarks en parejas llamadas diquark y de un antiquark. Por esto tiene un número bariónico próximo a 1 (4 × 1/3 - 1/3) representado por Θ.

Ha sido introducida una nueva clasificación: la del barión exótico destinada a contener los pentaquarks y otras posibles partículas. Diversos experimentos evidencian la existencia de los pentaquarks: el \Theta^+, el primero en ser observado posee una masa próxima a 1540 MeV (ver tabla) presumiblemente compuesto de dos quarks arriba (quark up) dos quarks abajo (down) y un quark antiextraño (antistrange) (uudds). Esta es la mínima composición de quarks de un objeto con número bariónico 1, y de extrañeza positiva.

Estos cinco quarks no son, por ende, quarks ordinarios constituyentes en el modelo que predice la existencia del pentaquark. El ‘cuarto’ quark se considera con una densidad de estado más elevada en el mar de Dirac, con energía negativa, en cuanto el antiquark es de una densidad de estados más baja con energía positiva. Esto no requiere de tanta energía para generar la excitación de partículas agujero, consecuentemente el pentaquark es más ligero que los 2 GeV previstos para otros modelos de quarks.

Historia[editar]

La existencia de los pentaquarks fue hipotetizada originariamente por Maxim Polyakov, Dimitri Diakonov y Victor Petrov del Instituto de Física Nuclear de San Petersburgo en Rusia durante 1997 pero su teoría fue acogida con escepticismo. Para comprobarla el detector CLAS dispuso un ensayo en el Jefferson Lab con el objetivo de buscar los pentaquarks pero fue en vano.

Según los resultados menos discutidos el pentaquark \Theta^+ ha sido observado con certeza el 14 de enero de 2003 por Takashi Nakano utilizando el LEPS de la Universidad de Osaka, en Japón, con la colaboración de SPring-8 tal experimento ha sido ratificado por Ken Hicks y Stepan Stepanyan utilizando el CLAS de la Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) de Newport News, Virginia; el anuncio oficial ha sido publicado en la revista Physical Review Letters el 4 de julio de 2003. En sus experimentos llevaron a interactuar un rayo gamma de alta energía con un protón y un neutrón creando un mesón K- y un pentaquark [ud][ud]\bar s, el \Theta^+. El pentaquark ha persistido por aproximadamente 10-20 segundos antes de decaer y transformarse en un mesón K+ y un neutrón.

El 17 de marzo de 2004 con el acelerador de partículas alemán HERA, ha sido observado el primer pentaquark continente de un quark encantado, \Theta_c ([ud][ud]\bar c). En el 2005 el SAPHIR alemán también dio resultados positivos al respecto.

Los pentaquarks observados o hipotetizados son hasta el presente (septiembre 2008):

Nombre (composición) estado Masa (Defecto) MeV
\Theta^+ ([ud][ud]\bar s) Observado 1539 (95)
\Theta_c ([ud][ud]\bar c) Observado, en espera de confirmación 2977 (109)
\Xi^{--} ([ds][ds]\bar u) Observado 1826 (87)
N^+ ([ud][ud]\bar d) Posible coincidencia con resonancia
de Roper N(1440)P11
1460(51)
N_c^- ([ud][ds]_+\bar c) Previsto 3180(69)
N_c^0 ([ud][us]_+\bar c) Previsto 3180(69)
\Xi_{5c}^{--} ([ds][ds]\bar c) Previsto 3650 (95)
\Xi_{5c}^- ([ds][us]_+\bar c) Previsto 3650 (95)
\Xi_{5c}^0 ([us][us]\bar c) Previsto 3650 (95)
T_c^- ([ud][ds]_-\bar c) Previsto 2785 (46)
T_c^0 ([ud][us]_-\bar c) Previsto 2785 (46)
T_{cs}^- ([us][ds]_-\bar c) Previsto entre \simeq 2580 y \simeq 2910
\Theta_b ([ud][ud]\bar b) Previsto entre \simeq 6050 y \simeq 6400

Otros y más extraños pentaquarks,(por ejemplo continentes de dos quark s y un antiquark \bar b), han sido hipotetizados, pero aún no existen las pruebas de su efectiva posibilidad en el interior de los modelos.

Véase también[editar]

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