Dos mesones cargados, un pión y un kaón de cargas opuestas, pueden formar un átomo exótico (llamado átomo mesónico). La Colaboración DIRAC en el CERN bombardea con protones de 24 GeV blancos de níquel o platino. En total ha observado 349±62 átomos πK, tanto π−K+ como π+K−, lo que implica una confianza estadística de 5,6 sigmas y permite proclamar un descubrimiento. En rigor lo único que se observa es un exceso en la producción de pares pión-kaón (πK). Pero que está de acuerdo con las predicciones teóricas para la formación de un átomo mesónico, que es metaestable y se desintegra rápidamente.
En el año 2007 la Colaboración DIRAC observó 173 ± 54 átomos πK usando platino como blanco, lo que implica una confianza estadística de 3,2 sigmas. Entre 2008 y 2010 se detectaron 178 ± 49 átomos πK usando níquel como blanco, lo que implica 3,6 sigmas. El nuevo resultado combina ambos resultados (Ni y Pt), junto a nuevas técnicas de análisis, para obtener 5,6 sigmas.
La proclamación definitiva del descubrimiento de un átomo exótico formado por mesones πK se publica en DIRAC Collaboration, “Observation of π−K+ and π+K− Atoms,” Phys. Rev. Lett. 117: 112001 (08 Sep 2016), doi: 10.1103/PhysRevLett.117.112001,arXiv:1605.06103 [hep-ex]. Más información divulgativa en Michael Schirber, “Strange Mesonic Atoms Detected,” APS Physics, 08 Sep 2016.
Recuerda que los mesones son hadrones formados por un par quark-antiquark ligado con gluones (en rigor, una sopa de quarks y gluones dominada por la presencia de un par quark-antiquark de valencia). Los piones tienen un quark arriba (up) y un antiquark abajo (down), o viceversa, y los kaones tienen un quark arriba (up) y un antiquark extraño (strange), o viceversa. El experimento DIRAC también ha observado 436 ± 61 átomos mesónicos pión-pión (llamados pionio o pionium), lo que implica una observación a 7,0 sigmas. Estos átomos son metaestables y se desintegran rápidamente, siendo su vida media de 3×10−15 segundos (aunque en ciertos algunos parecen tener una vida más largo de unos 10−11 s). Más información en DIRAC Collaboration, “First observation of long-lived π+π− atoms,” arXiv:1508.04712 [hep-ex].
Esta figura muestra el exceso observado a 5,6 sigmas para los átomos πK. Todavía no se ha publicado un análisis detallado de su vida media (artículo que se espera para los próximos meses).
Por supuesto, para su interpretación correcta se requiere el uso de modelos teóricos, que por fortuna han sido desarrollados en los últimos lustros.
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