En los aceleradores a veces se producen partículas que no encajan en el esquema habitual de dos o tres quarks. Dos de estas partículas, Zb(10610) y Zb(10650), llevan más de diez años quitando el sueño a los físicos. Se parecen a análogos pesados de los piones, pero con una clara señal de una composición de cuatro quarks. La cuestión es cómo están empaquetados esos cuatro quarks.
Hay dos opciones principales. La primera: los cuatro quarks están en un solo cúmulo denso: esto es un tetraquark. La segunda: dos quarks forman un mesón, los otros dos forman un segundo, y estos dos mesones están unidos entre sí a distancia, como átomos en una molécula. Para Zb(10610) y Zb(10650) también son posibles variantes mixtas: la partícula pasa parte del tiempo como cúmulo y parte como par de mesones.
Los autores del nuevo trabajo proponen una forma de distinguir estos escenarios sin "abrir" directamente la partícula. Calcularon qué ocurriría si un haz de fotones de alta energía (61–90 GeV) se dirigiera a un núcleo de carbono o wolframio. El fotón puede chocar con un protón o un neutrón del núcleo y producir una partícula Zb. Luego, esta partícula atraviesa la materia nuclear, y aquí se manifiesta su estructura interna. Un tetraquark compacto atraviesa el núcleo casi sin obstáculos, como una bala a través de la niebla. En cambio, una molécula difusa de dos mesones tiene mayor tamaño, por lo que interactúa más con los nucleones y es absorbida, como una esponja que cuesta más empujar a través de una red tupida.
Los cálculos muestran que el rendimiento de partículas Zb y su distribución de momentos difieren notablemente según el escenario. Por ejemplo, a una energía de fotón de 75 GeV y con partículas emitidas en ángulos pequeños (0–5 grados), la relación de rendimientos en wolframio y carbono para un tetraquark compacto será una, y para un estado molecular, otra. Estas diferencias son lo bastante grandes como para que los futuros experimentos puedan registrarlas de forma fiable.
Los colisionadores electrón-ión previstos en Estados Unidos y China proporcionarán precisamente la alta luminosidad y precisión necesarias para tales mediciones. Si los datos coinciden con una de las predicciones, por fin sabremos cómo están constituidas estas misteriosas partículas. Y esto, a su vez, ayudará a comprender cómo se agrupan los quarks en combinaciones más complejas que los pares y ternas habituales.
Así, la física aprende poco a poco a "radiografiar" hadrones exóticos sin destruirlos. Y quizás, ya en los próximos años, el enigma de las partículas Zb quede resuelto.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2602.01076
The possibility to study the nature of the famous charged bottomonium-like states $$Z_b(10610)$$ and $$Z_b(10650)$$, which is by far the best known, from their inclusive photoproduction off nuclei near the kinematic threshold is investigated within the collision model based on the nuclear spectral function. The model accounts for $$Z_b(10610)^{\pm}$$ and $$Z_b(10650)^{\pm}$$ production in direct photon--nucleon interactions as well as four different scenarios for their intrinsic configurations: compact tetraquarks, molecules of the two open-beauty mesons and two mixtures of both of them for each of $$Z_b$$ state. We calculate within these scenarios the absolute and relative excitation functions on $$^{12}$$C and $$^{184}$$W nuclei at photon energies of 61--90 GeV, the absolute momentum differential cross sections and ratios of them for their production off these target nuclei at laboratory polar angles of 0$$^{\circ}$$--5$$^{\circ}$$ and for photon energy of 75 GeV as well as the A-dependences of the transparency ratios for the $$Z_b(10610)^{\pm}$$ mesons at photon energy of 75 GeV. We show that the absolute and relative observables considered reveal distinct sensitivity to the $$Z_b(10610)^{\pm}$$ and $$Z_b(10650)^{\pm}$$ internal structures. Therefore, they might be useful for the determination of these structures from the comparison of them with the experimental data from the future high-precision experiments at the upcoming experimental facilities, such as the planned high-luminosity electron-ion colliders in the United States and China.
Los nombres Zb(10610) y Zb(10650) reflejan sus masas en megaelectrónvoltios: 10610 y 10650 MeV/c². Esto es aproximadamente 11 veces más pesado que el protón.
La idea de mirar dentro de una partícula sin romperla recuerda las tramas de "escaneo" suave de objetos, como en la ciencia ficción sobre la exploración no invasiva de artefactos alienígenas.