domingo, 30 de julio de 2017

LHCb announces a charming new particle



Image representing the new particle observed by LHCb, containing two charm quarks and one up quark. (Image: Daniel Dominguez/CERN)

Posted by Corinne Pralavorio on 6 Jul 2017. Last updated 6 Jul 2017, 14.20.


Today at the EPS Conference on High Energy Physics in Venice, the LHCb experiment at CERN’s Large Hadron Collider has reported the observation of Ξcc++(Xicc++) a new particle containing two charm quarks and one up quark. The existence of this particle from the baryon family was expected by current theories, but physicists have been looking for such baryons with two heavy quarks for many years. The mass of the newly identified particle is about 3621 MeV, which is almost four times heavier than the most familiar baryon, the proton, a property that arises from its doubly charmed quark content. It is the first time that such a particle has been unambiguously detected.
Nearly all the matter that we see around us is made of baryons, which are common particles composed of three quarks, the best-known being protons and neutrons. But there are six types of existing quarks, and theoretically many different potential combinations could form other kinds of baryons. Baryons so far observed are all made of, at most, one heavy quark.
Finding a doubly heavy-quark baryon is of great interest as it will provide a unique tool to further probe quantum chromodynamics, the theory that describes the strong interaction, one of the four fundamental forces,” said Giovanni Passaleva, new Spokesperson of the LHCb collaboration. “Such particles will thus help us improve the predictive power of our theories.”
In contrast to other baryons, in which the three quarks perform an elaborate dance around each other, a doubly heavy baryon is expected to act like a planetary system, where the two heavy quarks play the role of heavy stars orbiting one around the other, with the lighter quark orbiting around this binary system,” added Guy Wilkinson, former Spokesperson of the collaboration.
Measuring the properties of the
Ξcc++ will help to establish how a system of two heavy quarks and a light quark behaves. Important insights can be obtained by precisely measuring production and decay mechanisms, and the lifetime of this new particle.
The observation of this new baryon proved to be challenging and has been made possible owing to the high production rate of heavy quarks at the LHC and to the unique capabilities of the LHCb experiment, which can identify the decay products with excellent efficiency. The Ξcc++ baryon was identified via its decay into a Λc+baryon and three lighter mesons K-, π+ and π+.
The observation of the Ξcc++ in LHCb raises the expectations to detect other representatives of the family of doubly-heavy baryons. They will now be searched for at the LHC.
This result is based on 13 TeV data recorded during run 2 at the Large Hadron Collider, and confirmed using 8 TeV data from run 1. The collaboration has submitted a paper reporting these findings to the journal Physical Review Letters.

Find out more:

Fuente: http://home.cern/about/updates/2017/07/lhcb-announces-charming-new-particle

Logran, por primera vez, hallar un fermión de Majorana, la partícula que es su propia antipartícula

El hallazgo de la «partícula ángel», como quiere llamarla su descubridor, pone fin a 80 años de intensa búsqueda de físicos de todo el mundo
Sig



En 1928, el físico Paul Dirac hizo una extrordinaria predicción: todas y cada una de las partículas fundamentales del Universo tienen una "antipartícula", un gemelo idéntico a ellas pero con carga eléctrica opuesta. De forma que, cuando una partícula se encuentra con su antipartícula, ambas se aniquilan, produciendo un breve destello de energía. Apenas unos años después, se descubrió la primera antipartícula de antimateria, el positrón (opuesta al electrón), y la antimateria pasó rápidamente a formar parte de la cultura popular.
Sin embargo, en 1937, otro físico brillante, Ettore Majorana, dio un nuevo giro a la situación al prededir que en el caso de las partículas conocidas como fermiones (entre las que se incluye el protón, el neutrón, el electrón, el neutrino y el quark), deberían existir partículas que fueran, además, sus propias antipartículas.
Ahora, ochenta años después, un equipo de físicos ha logrado encontrar la primera evidencia de que los "fermiones de Mejorana" existen realmente. El hallazgo se llevó a cabo después de una serie de experimentos con materiales exóticos en los laboratorios de la Universidad de California, en colaboración con científicos de la Universidd de Stanford. Los resultados de los experimentos, dirigidos por los profesores Jing Xia y Kang Wang, siguiendo paso a paso el plan elaborado por Shoucheng Zhang, de Stanford, acaban de publicarse en Science.
"Nuestro equipo predijo exactamente dónde encontrar el fermión de Majorana y qué se debe buscar como evidencia -explica Zhang-. Este descubrimiento da por terminada una de las búsquedas más intensas de la física fundamental, una que ha durado exactamente 80 años".
Para el físico, y a pesar de que el famoso fermión parece ser una cosa más teórica que práctica, su hallazgo podría tener implicaciones concretas a la hora de construir computadoras cuánticas más estables en el futuro.

Una señal clara y rotunda

El tipo concreto de partícula de Majorana observado por los investigadores es conocida como "fermión quiral", porque se mueve a lo largo de una ruta unidimensional y solo en una única dirección. Y a pesar de que los experimentos para sacarlo a la luz fueron extremadamente difíciles de concebir, preparar y llevar a cabo, la señal que produjeron fue clara y rotunda, según los investigadores.
"Esta investigación -afirma Tom Devereaux, director del laboratorio en el que Zhang es el investigador principal- marca un hito en este campo".
En su experimento, los investigadores apilaron, en una cámara de vacío previamente enfriada, finas membranas de dos materiales cuánticos (un superconductor y un aislante topológico magnético) y enviaron después una corriente eléctrica a través de ellas. La membrana superior era un superconductor, y la del fondo un aislante topológico, que conduce la corriente solo a través de su superficie o bordes, pero no a través de su centro. Juntando las membranas, los físicos obtuvieron un aislante topológico superconductor, donde los electrones corrían a lo largo de dos ejes sobre la superficie del material sin resistencia, como coches en una autopista.
Zhang tuvo la idea de "retocar" el aislante topológico añadiéndole una pequeña cantidad de material magnético, lo que hizo posible que los electrones fluyeran en un sentido a lo largo de uno de los bordes de la superficie y en el sentido contrario en el borde opuesto.
Entonces los investigadores hicieron un barrido sobre la membrana con un imán. Eso hizo que el flujo de electrones se ralentizara, se detuviera y cambiara de dirección. Esos cambios no fueron graduales, sino que se fueron produciendo en pasos abruptos y concretos, como los peldaños idénticos de una escalera.
En un cierto momento de este ciclo, las particulas de Majorana emergieron, surgiendo en parejas de la capa superconductora y moviéndose a lo largo de los bordes del aislante topológico, justo igual que los electrones. Un miembro de cada pareja fue desviado de su ruta, permitiendo así a los científicos medir con facilidad el flujo de partículas individuales que seguían avanzando. Igual que los electrones, también estas partículas se ralentizaron, se detuvieron y cambiaron de dirección, aunque en pasos que eran exactamente la mitad de altos que los de los electrones.
Esos "medios pasos" eran, precisamente, la evidencia que los investigadores andaban buscando.

Ordenadores cuánticos

Zhang cree que en un futuro lejano los fermiones de Majorana podrían usarse para construir robustos ordenadores cuánticos que no se vean afectados por el ruido ambiente, que es uno de los mayores obstáculos para su desarrollo. De hecho, dado que cada Majorana es, esencialmente, media partícula subatómica, cada qubit de información podría ser almacenado en dos fermiones de Mejorana separados, reduciendo la posibilidad de que algo pudiera perturbarlos a ambos a la vez y perder así la información que llevan.
Por ahora, el físico se ha limitado a sugerir un nombre para el fermión Mejorana quiral que él y su equipo han logrado descubrir: la "partícula ángel", en referencia al best seller "Angeles y Demonios", en el que una hermandad secreta planea destruir el Vaticano con una bomba cuyo poder explosivo procede, precisamente, de la aniquilación de materia y antimateria. A diferencia del libro, asegura Zhang, en el mundo cuántico de los fermiones de Majorana solo hay ángeles, y no demonios.
Fuente: http://www.abc.es/ciencia/abci-logran-primera-hallar-fermion-majorana-particula-propia-antiparticula-201707210842_noticia.html

jueves, 13 de julio de 2017

100.000 millones de enanas marrones solo en nuestra galaxia



Estos objetos de masa intermedia son incapaces de mantener la fusión nuclear para convertirse en estrellas
Recreación artística de una enana marrón
Recreación artística de una enana marrón - NASA / JPL-CALTECH

La Vía Láctea, la galaxia que habitamos, podría tener 100.000 millones de enanas marrones o más, según concluye un equipo internacional de astrónomos. Las enanas marrones, uno de los objetos más misteriosos del Universo, tienen una masa intermedia entre las estrellas y los planetas gigantes gaseosos. No son ni lo uno ni lo otro, y no pueden mantener la fusión de hidrógeno en su núcleo, el sello distintivo de estrellas como el Sol. Tras su descubrimiento inicial en 1995, los científicos se dieron cuenta rápidamente de que son un subproducto natural de los procesos que conducen principalmente a la formación de estrellas y planetas.
Las miles de enanas marrones encontradas hasta ahora están relativamente cerca del Sol, la inmensa mayoría dentro de 1.500 años luz, simplemente porque estos objetos son débiles y por lo tanto difíciles de observar. La mayor parte de los casos detectados se encuentran en regiones de formación estelar cercanas, que son bastante pequeñas y tienen una baja densidad de estrellas.
En 2006 el equipo comenzó una nueva búsqueda de enanas marrones, observando cinco regiones cercanas de formación estelar. El rastreo incluía el cúmulo estelar NGC 1333, a 1.000 años luz de distancia en la constelación de Perseo. Ese objeto tenía aproximadamente la mitad de enanas marrones que estrellas, una proporción mayor a la antes vista.

Para establecer si NGC 1333 era inusual, el equipo volvió a otro grupo de estrellas más distantes, RCW 38, en la constelación de Vela. Tiene una alta densidad de estrellas masivas y condiciones muy diferentes a otros grupos.
RCW 38 está a 5.500 años luz de distancia, lo que significa que las enanas marrones son a la vez débiles y difíciles de ver al lado de las estrellas más brillantes. Los investigadores encontraron también muchas enanas marrones en RCW 38 -aproximadamente la mitad de todas las estrellas que hay- y se dieron cuenta de que el entorno en el que se forman las estrellas, si son más o menos masivas o están más o menos juntas, tiene sólo un pequeño efecto sobre cómo se forman las enanas marrones.
«Hemos encontrado una gran cantidad de enanas marrones en estos grupos. Y sea cual sea el tipo de clúster, las enanas marrones son muy comunes. Se forman junto a las estrellas de los cúmulos, por lo que nuestro trabajo sugiere que hay un gran número de enanas marrones.. allí afuera», explican.
Los investigadores estiman que nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene un mínimo de entre 25.000 millones y 100.000 millones de enanas marrones. Hay también muchas enanas marrones más pequeñas y más débiles, así que aún podría haber más, ya que el rastreo confirma que estos objetos tenues son omnipresentes.
Fuente: http://www.abc.es/ciencia/abci-100000-millones-enanas-marrones-solo-nuestra-galaxia-201707052145_noticia.html

Captada una señal de ondas gravitacionales nunca vista

  Los detectores LIGO y Virgo captan dos choques de agujeros negros contra estrellas de neutrones, los astros más densos del universo. Dos d...