Pentaquark

En 2003 llegó la evidencia experimental de una combinación de cinco quarks, que está siendo llamado pentaquark. La fuerte evidencia del pentaquark, provino de experimentos en el Laboratorio Jefferson en Newport News, Virginia en 2003. Los experimentos involucraron fotones de varios GeV, impactando contra un blanco de deuterio. La evidencia mostró un estado bariónico de cinco quarks con una masa de 1,54 GeV con una anchura de 22 MeV. La nueva partícula se llama Theta-plus, tiene una composición de dos quarks up, dos quarks down y un anti-quark strange. La combinación de cargas de quarks 2/3(u), -1/3 (d) y 1/3 (anti-strange), proporciona una carga neta de +1. El tiempo de vida de la partícula es de aproximadamente 10^-20 segundos. El decaimiento está clasificado como un decaimiento de interacción fuerte, en un neutrón y un mesón K⁺.

Los resultados del laboratorio Jefferson corroboró el creciente cuerpo de evidencia del pentaquark en los últimos años. El trabajo realizado por un equipo japonés liderado por Takashi Nakano de la Universidad de Osaka, involucró el bombardeo de un blanco de carbono con rayos X, y dio lugar a un informe de la evidencia del pentaquark en 2002. Un estudio retrospectivo de 1986, experimentos en cámara de burbujas en el ITEP en Moscú, también reveló un pico de 1,54 GeV. Una revisión de los datos tomados en 1997/98 en el acelerador ELSA en Bonn, Alemania, mostró la evidencia de una partícula de masa 1,54 GeV y una anchura inferior a 25 MeV. La existencia del pentaquark fué propuesto por Maxim Polyakov, Dmitri Diakonov y Víctor Petrov en el Instituto de Física Nuclear de San Petersburgo en Rusia en 1997.

Aunque el pentaquark postulado ha constituido una interesante historia, la experimentación continuada no lo ha confirmado. La publicación del Particle Data Group en 2006, expresó su pesimismo con la frase "No ha habido una confirmación de alta estadística de cualquiera de los experimentos originales, que pretendían ver el θ⁺; se han producido dos importantes estadísticas repetidas en el Jefferson Lab, que han mostrado claramente que las positivas pretensiones iniciales en aquellos dos casos, son erróneas; ha habido una serie de otros experimentos de altas estadísticas, ninguno de los cuales han encontrado evidencia del θ⁺; y todos los intentos para confirmar los otros dos estados del pentaquark, han llevado a resultados negativos. La conclusión de que los pentaquarks en general, y el θ⁺, en particular no existen, parece convincente".

Pero los teóricos no están viendo ningún impedimento firme en la posibilidad de que la fuerza fuerte podría formar partículas más grandes. En 2014 y 2015, experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones han encontrado evidencia de dos partículas desconocidas, una aproximadamente 4,7 veces la masa del protón y otra un poco más masiva. El análisis indica una composición de un quark charm, un anti-charm, dos quarks up y un quark down (Grant, Science News, 8 de agosto de 2015).