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Descubrimiento de la partícula upsilon y el quark bottom — Lederman

1977 d.C. · Transmisión: Global
FísicaDescubrimientoNorteamericana

Leon Lederman, físico de Columbia y futuro director de Fermilab, lidera desde principios de los años 1970 un ambicioso programa experimental en el laboratorio de Batavia, Illinois, dedicado a estudiar pares de muones producidos en colisiones de protones de alta energía contra blancos nucleares fijos. El objetivo es buscar nuevas resonancias —picos en la distribución de masas de los pares de muones que delatarían la existencia de partículas hasta entonces desconocidas—, en la estela del descubrimiento del quark charm en 1974. Tras varios intentos previos con resultados ambiguos, el experimento E288, ya con un detector mucho más sofisticado, comienza a tomar datos en mayo de 1977. En cuestión de semanas, el equipo —encabezado en la publicación por Stephen W. Herb— observa un abultamiento claro en la distribución de masas de dimuones alrededor de 9,5 GeV, publicado en agosto de 1977 en "Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions". Lederman anuncia el hallazgo, bautizado "upsilon" (Υ), en las conferencias de verano de 1977 en Budapest y Hamburgo. Con más estadística, hacia septiembre el abultamiento se resuelve en realidad en tres picos separados, confirmados poco después en experimentos independientes en el DESY de Hamburgo y el CERN. La interpretación correcta, que se consolidaría en los meses siguientes, es que la upsilon es un estado ligado de un quark bottom (b) y su antiquark —el primer quark de la tercera generación de partículas elementales en ser detectado, y la contrapartida pesada, dentro de la familia de quarks tipo "abajo", del quark strange y el quark down—. El hallazgo se produce el mismo año, de forma independiente, que Martin Perl confirma en SLAC el descubrimiento del leptón tau (ver entry separada perl-tau-lepton-discovery-1975): juntos, ambos resultados son la primera evidencia experimental sólida de que existe una tercera generación completa de partículas elementales, más allá de las dos conocidas hasta entonces (electrón/muón y sus respectivos quarks y neutrinos), confirmando lo que la teoría de Kobayashi-Maskawa había predicho pocos años antes para explicar la violación de CP.

InstituciónFermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), Batavia, Illinois
Región históricaEstados Unidos
Fuente primariaHerb, S. W., Hom, D. C., Lederman, L. M., Sens, J. C., Snyder, H. D., Yoh, J. K., Appel, J. A., Brown, B. C., Brown, C. N., Innes, W. R., Ueno, K., Yamanouchi, T., Ito, A. S., Jöstlein, H., Kaplan, D. M. & Kephart, R. D. — "Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions" (Physical Review Letters, 39, 252-255, 1 de agosto de 1977). DOI: 10.1103/PhysRevLett.39.252
Fuente secundariaFermilab History and Archives — "July 1, 1977: Discovery of the bottom quark"; Appel, J. A. — "Discovery of the Upsilon and Bottom Quark — a personal reminiscence 40 years later" (Fermilab Colloquium, 2017); U.S. DOE Office of Science — "40 Years of Research Milestones"; Wolf Foundation — "Leon M. Lederman" (wolffund.org.il)
Lengua originalinglés
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