LHC anuncia descoberta de uma nova partícula, um tetraquark exótico

Com informações do CERN - 30/07/2021

Impressão artística do Tcc+, um tetraquark composto de dois quarks charme e dois antiquarks 'para cima' e 'para baixo'.
[Imagem: CERN]

Quarks e antiquarks

Físicos do Grande Colisor de Hádrons (LHC) anunciaram a descoberta de mais uma partícula, um novo membro da crescente família dos tetraquarks.

A nova partícula, descoberta pelo detector LHCb e batizada de Tcc+, é um tetraquark, um hádron exótico contendo dois quarks e dois antiquarks.

É a partícula de matéria exótica de vida mais longa já descoberta e a primeira a conter dois quarks pesados e dois antiquarks leves.

Quarks são os blocos de construção fundamentais da matéria. Eles se combinam para formar os bárions, como o próton e o nêutron, que consistem em três quarks, e os mésons, que são formados por pares quark-antiquark - bárions e mésons, por sua vez, pertencem à família dos hádrons, que são as partículas constituídas por quarks.

Nos últimos anos, foram descobertos vários dos chamados hádrons exóticos - partículas com quatro ou cinco quarks, em vez dos convencionais dois ou três.

A descoberta anunciada agora é de um hádron exótico ainda mais exótico.

A nova partícula contém dois quarks charme e um antiquark 'para cima' (up) e um antiquark 'para baixo' (down). Nos últimos anos foram descobertos vários tetraquarks, incluindo um com dois quarks charme e dois antiquarks charme, mas este é o primeiro que contém dois quarks charme, sem antiquarks charme para equilibrá-los.

Partículas do modelo padrão da física.
[Imagem: Science/AAAS]

Charme aberto e duplo charme

Os físicos chamam essa configuração exótica de "charme aberto" - neste caso, "charme duplamente aberto".

Partículas contendo um quark charme e um antiquark charme têm "charme oculto" - o número quântico charme para a partícula inteira soma zero, assim como acontece com uma carga elétrica positiva e outra negativa. Aqui, o número quântico charme chega a dois, então ele tem o dobro do charme!

O conteúdo de quarks da Tcc+ tem outras características interessantes além de ser charme aberto.

Esta é a primeira partícula pertencente a uma classe de tetraquarks com dois quarks pesados e dois antiquarks leves. Essas partículas decaem ao se transformar em um par de mésons, cada um formado por um dos quarks pesados e um dos antiquarks leves.

De acordo com algumas previsões teóricas, a massa dos tetraquarks desse tipo deve ser muito próxima da soma das massas dos dois mésons. Essa proximidade em massa torna o decaimento difícil, resultando em uma vida útil mais longa da partícula - e, de fato, o Tcc+ é o hádron exótico de vida mais longa encontrado até hoje.