El Instituto de Física Corpuscular (IFIC), un centro que combina los esfuerzos de la Universitat de València y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, ha resaltado su influencia en la reciente detección de un intrigante sistema cuántico desconocido hasta ahora, conocido como toponium. Este anuncio proviene de un comunicado oficial emitido por el instituto.

Recientemente, durante uno de los destacados experimentos del Gran Colisionador de Hadrones, denominado CMS, se identificó algo peculiar cuando se analizaron los datos recolectados entre 2016 y 2018. Se registró un aumento inesperado en la cantidad de pares de quark y antiquark top. Aunque este fenómeno podría sugerir la aparición de nuevas partículas, la ubicación precisa de este suceso llevó al equipo a explorar la posibilidad alternativa de la formación de toponium, como han declarado las fuentes del IFIC.

El 8 de julio, la colaboración ATLAS, compuesta por más de 5.000 científicos y técnicos de diversas partes del mundo, confirmó de forma independiente la observación del mismo fenómeno, a través de datos recopilados entre 2015 y 2018. Estos hallazgos son consistentes con los resultados previos de CMS, aumentando la probabilidad de que se trate de un nuevo estado cuántico conocido como toponium.

Desde el comienzo, el Instituto de Física Corpuscular ha estado involucrado en el proyecto ATLAS del LHC, desempeñando un papel fundamental en la investigación del quark top. Marcel Vos, un investigador del CSIC en el IFIC, ha tenido un rol crucial en la revisión de estos descubrimientos y también lidera el grupo de trabajo sobre el quark top del LHC, encargado de todos los análisis relacionados con esta partícula.

A inicios de julio, la colaboración que gestiona el experimento ATLAS en el LHC del CERN hizo público que se había observado toponium, una fusión de las partículas más pesadas, el quark top.

El toponium representa lo que en la física se denomina un estado cuasi ligado, es decir, una unión temporal de partículas que resulta inestable y que eventualmente se desintegra, según información proporcionada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

Durante años, se había considerado que la identificación de tal estado sería una tarea imposible. Sin embargo, ATLAS ha corroborado los hallazgos previos de CMS en relación con el LHC.

Todo lo que conforma nuestro universo, incluidos los seres humanos, está compuesto por quarks. Dentro de estos, el quark top es destacado por su naturaleza solitaria. A diferencia de otros quarks, que pueden combinarse para formar hadrones –como los protones que constituyen los núcleos atómicos–, el quark top se desintegra casi al instante, impidiendo la formación de estados ligados.

“Desde que se detectó el quark top en 1995, se han estudiado en profundidad su producción y características, tanto del quark como de su antipartícula”, afirma Vos.

Él continúa explicando que, a lo largo de los años, se pensaba que un estado ligado como el toponium sería indetectable debido a la sutileza de sus efectos. Sin embargo, los análisis realizados por ATLAS y CMS demuestran que el LHC ha logrado identificar esta efímera unión entre un quark top y su antipartícula, resultando en un nuevo estado cuasi ligado que ya se había predicho en 1990, incluso antes del descubrimiento del quark top.

A pesar de la evidencia que sugiere un fenómeno sorprendente, el origen del toponium aún no se ha aclarado completamente. Una teoría alternativa podría postular la existencia de una nueva partícula con una masa que se aproxima al doble de la del quark top. Estos hallazgos indican que aún tenemos mucho por descubrir dentro del Modelo Estándar de la física de partículas, que es la teoría actualmente más efectiva para describir el universo observable.

La confirmación de la existencia del toponium representaría un avance significativo en nuestra comprensión de los elementos más fundamentales que constituyen el universo.