Un falso pentaquark (fake pentaquark) es un molécula hadrónica formada por una resonancia entre un mesón y un barión (también llamada resonancia diquark-triquark). Su estudio es muy interesante, pero hay una gran diferencia con un verdadero pentaquark (pentaquark), un hadrón exótico formado por cinco quarks ligados entre sí por gluones (cuatro quarks y un antiquark).
La nueva resonancia observada por LHCb es una molécula hadrónica ΣbD*, no un pentaquark Pc. El artículo de LHCb no lo deja claro de forma explícita, pero muestra resultados que apuntan fuertemente a la predicción de Karliner y Rosner, que corresponde a una molécula hadrónica (también llamada resonancia mesón-barión). Por ejemplo, la anchura de la resonancia Pc(4450) es demasiado grande para ser un pentaquark verdadero y el diagrama de Argand para la resonancia Pc(4380) ofrece muchas dudas. Según Karliner, no hay duda, LHCb ha observado su predicción y observará pronto otras moléculas hadrónicas (incluidas resonancias barión-barión, falsoshexaquarks).
El artículo con la predicción teórica es Marek Karliner, Jonathan L. Rosner, “New Exotic Meson and Baryon Resonances from Doubly-Heavy Hadronic Molecules,”arXiv:1506.06386 [hep-ph]. Más información divulgativa en Tommaso Dorigo, “Marek Karliner: Not A Pentaquark, But A Molecule – As He And Rosner Predicted,” A Quantum Diaries Survivor, 14 Jul 2015; Adam Davis, “Finding a five-leafed clover,” Quantum Diaries, 15 Jul 2015.
Ayer pudiste leer que, para no mojarme demasiado, puse “Posible” en el título de “Posible descubrimiento del pentaquark en LHCb,” LCMF 14 Jul 2015; varios artículos de expertos han dejado claro, casi fuera de toda duda, que LHCb ha descubierto una resonancia mesón-barión, un falso pentaquark.
Ello no quita que sea un gran descubrimiento.
[PS 22 Jun 2015] El artículo de L. Roca, J. Nieves, E. Oset, “The LHCb pentaquark as a D¯∗Σc−D¯∗Σ∗c molecular state,” arXiv:1507.04249 [hep-ph], también ofrece argumentos firmes a favor de que LHCb ha observado un estado molecular.
Esta tabla muestra la prediccíon de Karliner y Rosner para la partícula descubierta por LHCb (por cierto, citada en el artículo de LHCb). Descubrir una resonancia barión-mesón no es moco de pavo. La predicción teórica promete que se descubrirán muchas más. De hecho también se descubrirán pronto moléculas hadrónicas con seis quarks, resonancias barión-barión y barión-antibarión.
El estudio de una resonancia hadrónica se basa en su modelo teórico efectivo como una resonancia de Breit-Wigner, cuya amplitud es un número complejo. En el plano complejo (con la parte real en el eje horizontal y la parte imaginaria en el eje vertical) se debe observar un círcluo (diagrama de Argand).
Estos diagramas de Argand para las dos nuevas resonancias hadrónicas (moléculas hadrónicas) sobservadas por LHCb indican que aunque el descubrimiento haya sido a 9 sigmas (para el pico (bump) observado), todavía queda mucho trabajo por hacer (sobre todo para la resonancia Pc(4380), cuyo diagrama de Argand está bastante alejada de un círculo).
El trabajo futuro de los físicos de LHCb con los datos del LHC Run 2 consistirá en mejorar la identificación de estas resonancias ofreciendo un diagrama de Argand mucho más preciso. Quizás estas resonancias pasen a la historia de la física como pentaquarks, pero no me resisto a destacar que son falsos pentaquarks y que todavía no se han descubierto losverdaderos pentaquarks.
Por cierto, en el artículo de LHCb se puede leer “Different binding mechanisms of pentaquark states are possible.” Luego dejan caer de forma explícita que no se mojan sobre si es un pentaquark verdadero o falso, todos caen en el mismo saco, el de los pentaquarks. “Tight-binding was envisioned originally [2, 3]. Examples of other mechanisms include a diquark-diquarkantiquark model [33, 34], a diquark-triquark model [35], and a coupled channel model [36]. Weakly bound “molecules” of a baryon plus a meson have been also discussed [37].” El artículo de Karliner y Rosner es la referencia [35], siendo la que mejor se ajusta a las observaciones de LHCb.
Por supuesto, futuros estudios, en los próximos años, deberán confirmarlo.
