A existaªncia prevista de uma parta­cula exa³tica composta de seispartículas elementares conhecidas como quarks pelos pesquisadores do RIKEN poderia aprofundar nossa compreensão de como os quarks se combinam para formar os núcleos dos a¡tomos.

Quarks são os blocos de construção fundamentais da matéria. Os núcleos dos a¡tomos consistem em pra³tons e naªutrons, que por sua vez são compostos de três quarks cada. Aspartículas que consistem em três quarks são conhecidas coletivamente como ba¡rions.

Os cientistas hámuito refletem sobre a existaªncia de sistemas contendo dois ba¡rions, conhecidos como diba¡rions. Apenas um diba¡rio existe na natureza - deutanãrio, um núcleo de hidrogaªnio composto de um pra³ton e um naªutron que estãoligeiramente ligados um ao outro. Vislumbres de outros dibaryons foram capturados em experimentos de física nuclear, mas eles tiveram existaªncias muito fugazes.

"Embora o deutanãrio seja o aºnico diba¡rio esta¡vel conhecido, muitos mais diba¡rions podem existir", diz Takuya Sugiura do Programa Interdisciplinar de Ciências Tea³ricas e Matema¡ticas da RIKEN. "a‰ importante estudar quais pares de ba¡rions formam diba¡rions e quais não, porque isso fornece informações valiosas sobre como os quarks formam a matéria."

A cromodina¢mica qua¢ntica éuma teoria altamente bem-sucedida que descreve como os quarks interagem entre si. Mas o forte acoplamento que ocorre entre os quarks nos ba¡rions complica os ca¡lculos da cromodina¢mica qua¢ntica. Os ca¡lculos tornam-se ainda mais complexos ao considerar os estados vinculados dos ba¡rions, como os diba¡rions.

Agora, calculando a força agindo entre dois ba¡rions, cada um contendo três quarks encantos (um dos seis tipos de quarks), Sugiura e seus colegas de trabalho previram a existaªncia de um diba¡rio que eles chamaram de charme di-Omega.

Para este ca¡lculo, a equipe resolveu a cromodina¢mica qua¢ntica com ca¡lculos numanãricos em grande escala. Como os ca¡lculos envolviam um grande número de varia¡veis, eles usaram dois supercomputadores poderosos: o computador K e o supercomputador HOKUSAI. “Tivemos muita sorte de ter acesso aos supercomputadores, o que reduziu drasticamente o custo e o tempo de realização dos ca¡lculos”, diz Sugiura. "Mas ainda nos levou vários anos para prever a existaªncia do charme di-Omega."

Apesar da complexidade dos ca¡lculos, o charme di-Omega éo sistema mais simples para estudar as interações entre os ba¡rions. Sugiura e sua equipe agora estãoestudando outros ha¡drons encantados usando o supercomputador Fugaku, que éo sucessor mais poderoso do computador K. "Estamos especialmente interessados ​​em interações entre outraspartículas contendo quarks encantados", diz Sugiura. "Esperamos esclarecer o mistério de como os quarks se combinam para formarpartículas e que tipo departículas podem existir."

A pesquisa foi publicada na Physical Review Letters .