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En las primeras millonésimas de segundo tras el Big Bang, el universo era un conglomerado de plasma turbulento de quarks y gluones de más de un billón de grados. Estas partículas elementales se unieron en un sin fin de combinaciones antes de enfriarse y establecerse en formas más estables que dieron lugar a las partículas de materia ordinaria que conocemos como neutrones y protones.

Pero, antes de que se enfriaran y nos otorgaran estas partículas que componen nuestra materia convencional, una pequeña fracción de estos gluones y quarks colisionaron al azar, formando partículas «X» de corta duración.

Estas partículas X son muy raras

Y, a pesar de la rareza de estas misteriosas y desconocidas estructuras de partículas, los científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) que trabajan con el CERN de Ginebra han encontrado evidencia de partículas X en el plasma de quarks y gluones generado por el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), según un estudio reciente publicado en la revista Physical Review Letters.

Usando técnicas de aprendizaje automático, los físicos analizaron más de 13.000 millones de colisiones de iones pesados. Cada una de estas colisiones había generado decenas de miles de partículas cargadas. En esta sopa de partículas ultradensa y de alta energía, los investigadores del MIT encontraron 100 partículas X de un tipo conocido como X (3872), llamado así por la masa estimada de la partícula.

¿De qué forma? Aunque las partículas X tienen una vida muy corta, cuando se desintegran, producen una lluvia de partículas de menor masa. Gracias a un algoritmo para reconocer los patrones característicos de la descomposición de partículas X y a los datos del LHC de 2018 en su software (donde átomos de plomo cargados positivamente chocaron entre sí a altas velocidades generando estas miles de millones de colisiones y partículas), el algoritmo identificó una señal en una masa específica que indicaba la presencia de alrededor de 100 partículas X en los datos.

Una señal que modificaría nuestra visión del universo

«Este es solo el comienzo de la historia», comenta el autor principal Yen-Jie Lee, profesor asociado de física del MIT. «Hemos demostrado que podemos encontrar una señal. En los próximos años queremos usar el plasma de quarks y gluones para sondear la estructura interna de la partícula X, lo que podría cambiar nuestra visión de qué tipo de material debería producir el universo».

En teoría, estas partículas podrían aparecer en los pequeñísimos destellos de plasma de quarks y gluones que los científicos han estado creando en los aceleradores de partículas desde hace algunos años. Desbloquear la estructura de las partículas X nos aportará una mejor imagen del nacimiento del universo. Esta podría ser la primera oportunidad que tienen los físicos de examinar las partículas X en detalle preciso, construyendo una mejor imagen del Big Bang.

Por ahora, se necesitaran algunos años más de investigación para distinguir entre los distintos escenarios que se plantean y «ampliar nuestra visión de los tipos de partículas que se produjeron abundantemente en el universo primitivo».

Fuente: Sarah Romero / Muy Interesante

Artículo de referencia: https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/detectan-evidencia-de-particulas-x-del-nacimiento-del-universo-721643014548



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