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Los físicos han observado por primera vez cómo la partícula J/psi se transforma en otras tres, emitiendo luz.
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La partícula J/psi vive un instante y luego se desintegra en partículas más ligeras, como una cuerda que se rompe y se dispersa en fragmentos. Los físicos de la colaboración BESIII han capturado más de diez mil millones de estas desintegraciones para averiguar qué 'fragmentos' se producen.
Resultó que, con mayor frecuencia, la J/psi se convierte primero en un pión neutro y un mesón b1, o en un pión y un mesón rho(1450), o en un mesón eta y un mesón h1. Estas partículas intermedias viven aún menos tiempo y se desintegran de inmediato en un fotón, un mesón eta y un pión. Esta cascada recuerda a una carrera de relevos: el corredor pasa el testigo, pero lo hace de manera diferente según la carrera.
Por primera vez se han observado tres desintegraciones raras en las que la J/psi emite un fotón y produce los mesones escalares a0(980), a2(1320) y a2(1700). Antes no se habían visto estas transiciones, ya que son muy débiles.
La probabilidad total de desintegración de la J/psi en un fotón, un mesón eta y un pión neutro se ha medido con una precisión dos veces mejor que la anterior. Esto es importante porque la J/psi es una especie de laboratorio para estudiar la interacción fuerte, que une a los quarks dentro de las partículas. Cuanto mejor sepamos cómo se desintegra la J/psi, mejor entenderemos esa interacción.
La J/psi está formada por un quark encanto y su antiquark. Es como una pareja de bailarines que giran hasta que deciden separarse, y entonces nacen otras partículas.
Using $$(10\,087 \pm 44) \times 10^6$$ $$J/\psi$$ events collected with the BESIII detector, we perform the first amplitude analysis of the process $$J/\psi\to\gamma\eta\pi^0$$. The decay is dominated by the intermediate processes $$J/\psi\to\pi^0 b_1(1235)^0 \to\gamma\eta\pi^0$$, $$J/\psi\to\pi^{0}\rho(1450)^0 \to\gamma\eta \pi^0$$ and $$J/\psi\to\eta h_1(1170) \to\gamma\eta\pi^0$$. Contributions from $$J/\psi\to\gamma a_0(980)^0\to\gamma\eta\pi^0$$, $$J/\psi\to\gamma a_2(1320)^0\to\gamma\eta\pi^0$$ and $$J/\psi\to\gamma a_2(1700)^0\to\gamma\eta\pi^0$$ are observed with a statistical significance exceeding $$5\sigma$$, constituting the first observation of radiative transitions of $$J/\psi$$ to isospin-triplet scalar mesons. The total branching fraction of $$J/\psi\to\gamma \eta \pi^0$$ is measured to be $$(25.7\pm0.3\pm1.5)\times 10^{-6}$$, where the first uncertainty is statistical and the second systematic. This result is consistent with the previous measurement, with the precision improved by more than a factor of two.
La partícula J/psi fue descubierta simultáneamente en 1974 por dos grupos: uno en Estados Unidos y otro en China. En China se la llamó 'partícula J', y en Estados Unidos, 'partícula psi', por lo que hoy se usa el doble nombre.
En la serie 'The Big Bang Theory', los personajes a veces discuten sobre desintegraciones de partículas, y se menciona la J/psi como ejemplo de partícula compuesta por quarks encanto.