En los pasillos silenciosos del CERN, bajo tierra, en ese inmenso anillo de imanes y vacío donde el tiempo parece medirse no por minutos sino por colisiones, hay una historia que no empieza en el siglo XXI, sino muchas décadas antes, cuando los físicos todavía trataban de entender qué había dentro de los protones y neutrones. En aquel entonces, la palabra “quark” sonaba más a un invento poético que a una pieza real del universo, una idea casi atrevida para explicar lo que no se podía ver. Con el tiempo, esa intuición se convirtió en certeza, y la cromodinámica cuántica, esa complicada teoría que describe cómo los quarks se abrazan gracias a los gluones, fue dibujando un mapa detallado de lo que pasa dentro de cada hadrón.
La teoría siempre fue generosa en posibilidades. No había ninguna ley que dijera que los quarks tenían que agruparse de tres en tres, como en un protón o un neutrón, o de dos en dos, como en los mesones. La matemática permitía combinaciones más complejas: cuatro quarks y un antiquark, seis quarks, incluso estados híbridos en los que los gluones no solo servían de pegamento, sino que participaban como parte de la partícula misma. Pero la teoría, sin experimentos que la confirmen, es como un mapa sin territorio: útil para soñar, insuficiente para caminar.
Durante años hubo rumores, picos en los datos que podían ser algo, señales esquivas que aparecían en experimentos japoneses o estadounidenses y luego se desvanecían bajo la sospecha de errores estadísticos. El “pentaquark” era casi una leyenda urbana de la física: posible, deseado, pero sin huella firme. Hasta que el LHCb, uno de los detectores más especializados del Gran Colisionador de Hadrones, decidió mirar con la paciencia de un cazador.
La presa no era fácil. Un pentaquark no vive lo suficiente como para posar para un retrato; existe durante una fracción de segundo antes de desintegrarse en partículas más simples. Para detectarlo, hay que analizar millones y millones de colisiones, buscar en las montañas de datos patrones minúsculos, correlaciones entre energías y direcciones, como si se tratara de reconstruir la forma de una gota de agua viendo únicamente las ondas que dejó al caer. Fue así, en 2015, que el CERN anunció lo que durante décadas había escapado: una señal clara, inconfundible, de un estado formado por cinco quarks.
La noticia recorrió el mundo científico con una mezcla de alivio y excitación. No era solo que se había encontrado una nueva partícula; era la confirmación de que la QCD tenía razón al permitir estructuras más exóticas, y que nuestra comprensión de la materia todavía estaba incompleta. Los pentaquarks que se detectaron parecían tener una configuración que incluía quarks charm y anti-charm, un indicio de que estos estados podían ser más complejos que los protones de la vida diaria, quizá más parecidos a una molécula que a un núcleo compacto.
Pero lo más fascinante no es solo que existan, sino lo que podrían significar. Si entendemos cómo se mantienen unidos cinco quarks, podríamos tener pistas sobre el comportamiento de la materia en condiciones extremas, como las que se dan en el corazón de una estrella de neutrones, donde la presión es tan brutal que los protones y neutrones se funden en un océano de quarks. Podría incluso ayudarnos a pensar en la materia que llenó el universo en los primeros microsegundos después del Big Bang, cuando la temperatura y la densidad eran inimaginables.
Los físicos del CERN no se conformaron con el primer hallazgo. Año tras año, el LHCb ha refinado sus mediciones, descubriendo nuevas variantes de pentaquarks, midiendo sus masas con más precisión, observando diferentes modos de desintegración. Cada nueva observación es como abrir una ventana a un rincón del zoológico subatómico que antes estaba cerrado. La próxima década será aún más ambiciosa: el LHC está en proceso de aumentar su luminosidad, lo que significa más colisiones, más datos y, con suerte, más descubrimientos. No sería extraño que aparecieran pentaquarks con quarks bottom, o combinaciones aún más raras. Tal vez se detecten estados tan extraños que no encajen en ninguna categoría previa.
El futuro de estos hallazgos no se limita a la física de partículas. En algún lugar, la materia oscura —ese enigma que compone la mayor parte del universo y que aún no podemos detectar directamente— podría tener pistas relacionadas con estados de quarks exóticos. No porque los pentaquarks sean la materia oscura, sino porque entender la QCD en su forma más extrema podría darnos las herramientas conceptuales para buscarla mejor.
Cuando cae la noche en Ginebra y los turistas ya se han ido, el LHC sigue funcionando, invisible bajo los campos y las colinas. Dentro, protones giran casi a la velocidad de la luz, chocan, se rompen en sus piezas más pequeñas y se reorganizan en formas que nadie ha visto antes. Entre esos destellos, quizá se formen nuevos pentaquarks que todavía no sabemos reconocer. Y en las pantallas de los físicos, entre líneas y gráficos que para otros serían ruido, aparece la señal leve de que algo imposible acaba de suceder. Ahí, en ese instante, la física da un paso más, y la historia de los pentaquarks continúa
