El hexaquark es una partícula hipotética (es decir, no se sabe si realmente existe), que resulta de lo más intrigante. Por sus características, sería una partícula inmortal. Además, encajaría muy bien en el comportamiento de la materia oscura…

¿Qué es un hexaquark?

Más allá de lo que nuestros ojos alcanzan a ver, en el interior de las partículas, se encuentran los quarks. Hay seis tipos, que reciben nombres no demasiado descriptivos. A saber: quark arriba, abajo, encantado, extraño, cima y fondo (o, en inglés, up, down, charm, strange, top, bottom). De ellos, los quark arriba y abajo son los más ligeros y los más comunes. Las partículas más pesadas se deterioran hacia algo más ligero y estable. Los protones y neutrones son, en esencia, un compuesto de tríos de quarks. De dos tipos diferentes.

Hexaquark: posible materia oscura... y partícula inmortal
Esta imagen del telescopio Hubble muestra algunas de las galaxias más distantes del universo. Crédito: NASA

Un protón está compuesto por dos quarks arriba y un quark abajo. Un neutrón por dos quarks abajo y un quark arriba. Además, los físicos han observado que los quarks son estables en tríos. Es la configuración más común y estable. Sin embargo, en este caso, lo que se plantea es algo diferente y que se aleja, también, de lo que se observa habitualmente. Porque en los aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones, se observan partículas compuestas por una pareja de quarks.

Son inestables y, rápidamente, degeneran hacia algo diferente. Pero, en estos experimentos, los físicos han llegado a unir hasta cinco quarks diferentes. Solo por un instante (porque tampoco es estable). Todas estas combinaciones son, en esencia, el abanico completo con el que pueden jugar a día de hoy. Pero un grupo de investigadores plantea que podría haber una versión adicional, de lo más interesante. Un hexaquark, formado por una configuración muy específica de seis quarks y con características intrigantes.

Una partícula hipotética

Hay que tener claro, sin embargo, que se trata solo de una posibilidad. No se ha observado ningún hexaquark. Si realmente existe, estaría compuesto por dos quarks arriba, dos quarks abajo y dos quarks extraños. La teoría no dice qué masa debería tener, pero los investigadores entienden que dependería de la configuración e interacción de cada uno de esos quarks dentro de la partícula. Es decir, todo se tiene que derivar de lo que dicen las teorías y los experimentos. Pero lo más llamativo es la estabilidad que tendría.

Concepto artístico de la explosión de una estrella. Crédito: NASA

Si su masa es suficientemente baja, sería estable eternamente. Es decir, nunca se degeneraría. Pero, si su masa fuese solo ligeramente superior a ese límite, se degeneraría. Sin embargo, sería un proceso tan sumamente largo que, a todos los efectos, se le podría seguir considerando una partícula inmortal. Lo mas irónico de toda esta historia, es que es posible que no se haya detectado porque se esté empleando demasiada potencia. El rango en el que el hexaquark se podría manifestar es inferior al de los aceleradores.

No es extraño, por otra parte. Si existe, el hexaquark no es una partícula pesada. Los aceleradores de partículas se dedican al estudio de estas últimas. Partículas inestables que duran apenas un suspiro. Además, podrían haberse formado durante las primeras etapas del Big Bang. Cuando comenzó a formarse el helio y el hidrógeno, cabe la posibilidad de que también se formase una multitud de hexaquarks. Según se ha explicado, podría haber sido una partícula extremadamente abundante en el inicio del cosmos.

El hexaquark como materia oscura

Suponiendo que lograsen mantenerse durante la evolución del universo, los investigadores explican que el hexaquark podría existir y no interactuaría con nada. Tampoco se degeneraría hacia otras partículas. Simplemente existiría, aportando gravedad adicional allá donde se encuentre, por su masa. Esa descripción es sospechosamente parecida a la de la materia oscura. Pero para serlo, tiene que existir. De momento no se ha visto nada que indique que es una partícula real. Aunque hay un lugar que podría servir….

El anillo de oscuridad en este cúmulo galáctico, Cl 0024+17, indica la presencia de materia oscura. Crédito: NASA, ESA, M.J. Jee y H. Ford (Johns Hopkins University)

Se trata del detector BaBar, en el SLAC National Accelerator Laboratory (en California, EE. UU.), al que han recurrido los investigadores para comprobar sus sospechas. En su estudio, indican que los resultados de momento son negativos. No hay señal alguna de hexaquarks, tampoco en este detector (que sí fue diseñado para producir combinaciones de quarks). Puede que solo una pequeña porción, de las combinaciones más masivas de quarks, terminen produciendo un hexaquark. Los investigadores calculan 1 de cada 10 millones.

No es una gran cifra. Pero en la inmensidad del universo, en sus primeras etapas durante el Big Bang, es posible que esa proporción fuese más que suficiente para que se generase una gran cantidad de hexaquarks que, a día de hoy, bien podrían ser la cantidad de materia oscura que se calcula que hay en el universo. Solo es una sospecha que resulta interesante porque nos encontramos ante otra posible partícula hipotética. Una que encaja, además, muy elegantemente con la materia oscura. ¿Terminará siendo una partícula real?

Estudio

El estudio es R. Godang; «Search for Dark Matter in Upsilon Decays at BABAR Experiment». Publicado en el repositorio arXiv (donde se envían muchos estudios antes de su publicación), el 2 de enero de 2020. Puede ser consultado en este enlace.

Referencias: Live Science