Los científicos que trabajan en las colaboraciones CDF y D0 del acelerador Tevatron, incluidos investigadores del Instituto de Física de Cantabria (IFCA), han completado el rompecabezas que explica cómo se produce el quark top, que es una de las partículas elementales de la materia.

Con este trabajo se confirman las previsiones realizadas en el marco del Modelo Estándar de la Física de Partículas y se finaliza una serie de búsquedas iniciadas hace ya dos décadas, ha informado la Universidad de Cantabria en un comunicado.

A pesar de que su buque insignia dejó de funcionar a finales de 2010, el laboratorio Fermilab de Chicago (Estados Unidos) sigue utilizando los datos del Tevatron para aportar nuevas claves a nuestro conocimiento del universo.

En esta ocasión ha observado la última forma de producción del quark top, descubierto en el mismo Fermilab en 1995 y caracterizado por ser el más pesado de todos los quarks.

Esta partícula suele producirse en compañía de su antimateria, el quark anti-top, a través de las interacciones nucleares llamadas "fuertes", pero también cabe la posibilidad de que se produzca "soltero" mediante interacciones "débiles".

El descubrimiento de este single-top (así se denomina en inglés) se produjo en 2009, con participación directa del IFCA (centro mixto de la Universidad de Cantabria y el CSIC), la Universidad de Oviedo y el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE), y posteriormente las investigaciones desarrolladas en el acelerador LHC del CERN (Ginebra) confirmaron su existencia.

Durante estos últimos años, los científicos del Tevatron han estado tratando de observar el modo menos frecuente de creación del quark top "soltero", en el llamado canal s, lo que suponía "un gran reto por su excepcionalidad".

"Es algo que ocurre muy raramente, por lo que ha sido necesario extraer 40 casos de entre 500 billones de colisiones protón-antiprotón producidas entre 2001 y 2010", explica Alberto Ruiz Jimeno, científico del IFCA y director de la tesis de Bruno Casal sobre el descubrimiento del single-top (2010).

Aportaciones a la física

Según Ruiz Jimeno, haber logrado esta observación demuestra "la importancia y capacidad de los científicos del Tevatron". El director de Fermilab, Nigel Lockyer, señaló por su parte que el legado del acelerador es "indeleble" y apuntó que "este descubrimiento hace que la amplitud de su investigación sea aún más notable".

La búsqueda del quark top "soltero" ha permitido desarrollar algoritmos de análisis que después se han utilizado para buscar otra partícula esquiva, el bosón de Higgs.

Gracias a este trabajo también se han obtenido algunas de las medidas más precisas de los parámetros del modelo estándar de las interacciones fundamentales.