Hexaquark (Zoológico de Partículas Subatómicas)

Hexaquark

Un hexaquark (del griego hexa, “seis”) es una partícula compuesta de seis quarks (o, en algunos casos, tres quarks y tres antiquarks).

Se puede escribir de manera general como:

o en el caso de los dibariones (los más comunes):

donde cada triplete forma un barión (como un protón o un neutrón), y ambos están ligados entre sí por la fuerza fuerte residual.

Estructura cuántica:

Los hexaquarks pueden tener diferentes configuraciones internas, dependiendo de cómo se acoplen los quarks en color, espín y sabor.

Existen dos clases principales:

Condiciones de color:

Para ser un hadrón físicamente observable, el hexaquark debe ser neutro en color (un singlete SU(3)_c).

Esto se logra combinando los colores de los seis quarks de tal manera que el conjunto total sea blanco. El acoplamiento más natural es en forma de dos tripletes de color (qqq), que se combinan como:

Es decir, dos bariones de color blanco que interactúan por medio de la fuerza fuerte residual, análoga a la que mantiene unidos a los protones y neutrones en un núcleo.

El caso especial del hexaquark H⁰ (de Jaffe):

En 1977, el físico Robert Jaffe propuso teóricamente un hexaquark estable, denominado:

es decir, dos quarks up, dos down y dos strange.

• Se trata de un estado singlete en color, sabor e isoespín.
• Tiene espín total S = 0 y carga eléctrica neta 0.
• Su masa predicha está alrededor de 2 GeV/c², más baja que la suma de dos bariones Λ (lo que implicaría estabilidad o cuasiestabilidad).

Este hexaquark H⁰, si existiera y fuera estable, podría representar un nuevo tipo de materia hadrónica compacta, e incluso constituir parte de la materia oscura en el universo primitivo.

Observaciones y estado experimental:

Hasta hoy (2025), no hay evidencia directa y definitiva de un hexaquark estable, pero sí se han observado candidatos en experimentos de colisiones de alta energía.

El dibaryon d(2380)* es el ejemplo experimental más firme de un hexaquark transitorio, detectado por el COSY experiment en Alemania. Este estado parece ser una resonancia unida de dos bariones Δ, con vida media muy corta (~10⁻²³ s).

Clasificación general de hexaquarks:

Propiedades cuánticas generales:

Importancia teórica:

Los hexaquarks son importantes porque:

• Amplían la clasificación de hadrones más allá de bariones y mesones.
• Podrían formar materia exótica densa, como en el interior de estrellas de neutrones.
• El H⁰ podría ser estable, abriendo la posibilidad de materia oscura hadrónica.
• Ayudan a entender el confinamiento de color en sistemas multiquark complejos.

Hexaquarks y materia oscura:

Algunos modelos cosmológicos sugieren que si el hexaquark H⁰ (uuddss) fue abundante en el universo primitivo, podría haberse enfriado sin desintegrarse, formando un componente frío, neutro y no luminoso de materia — una forma de materia oscura bariónica oculta.

Su densidad y estabilidad podrían explicar parte de la materia faltante sin invocar partículas supersimétricas o exóticas fuera del modelo estándar.