Com base em simulações complexas de cromodinâmica quântica realizadas usando o computador K, um dos computadores mais poderosos do mundo, a colaboração HAL QCD, composto por cientistas do RIKEN Nishina Center for Accelerator-based Science e do programa RIKEN Interdisciplinary Teoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), junto com colegas de várias universidades, previram um novo tipo de "dibaryon" - uma partícula que contém seis quarks em vez dos três habituais. Estudar como esses elementos se formam pode ajudar os cientistas a entender as interações entre as partículas elementares em ambientes extremos, como o interior de estrelas de nêutrons ou os primeiros momentos do universo após o Big Bang.

Partículas conhecidas como "bárions" - principalmente prótons e nêutrons - são compostas de três quarks fortemente unidos, com sua carga dependendo da "cor" dos quarks que os compõem. Um dibário é essencialmente um sistema com dois bárions. Há um dibário conhecido na natureza - deuteron, um núcleo de deutério (ou hidrogênio pesado) que contém um próton e um nêutron que estão ligeiramente ligados. Os cientistas há muito se perguntam se poderia haver outros tipos de dibárions. Apesar das pesquisas, nenhum outro dibário foi encontrado.

O grupo, em trabalho publicado em Cartas de revisão física , agora usou poderosas ferramentas teóricas e computacionais para prever a existência de um dibário "mais estranho", composto de dois "bárions ômega" que contêm três quarks estranhos cada. Eles o chamaram de "di-Omega". O grupo também sugeriu uma maneira de procurar essas partículas estranhas por meio de experimentos com colisões de íons pesados ​​planejados na Europa e no Japão.

A descoberta foi possível por uma combinação fortuita de três elementos:melhores métodos para fazer cálculos QCD, melhores algoritmos de simulação, e supercomputadores mais poderosos.

O primeiro elemento essencial foi um novo quadro teórico denominado "método HAL QCD dependente do tempo":permite aos pesquisadores extrair a força que atua entre os bárions do grande volume de dados numéricos obtidos usando o computador K.

O segundo elemento era um novo método computacional, o algoritmo de contração unificado, o que permite um cálculo muito mais eficiente de um sistema com um grande número de quarks.

O terceiro elemento foi o advento de supercomputadores poderosos. De acordo com Shinya Gongyo do RIKEN Nishina Center, “Tivemos muita sorte em poder usar o computador K para realizar os cálculos. Ele permitiu cálculos rápidos com um grande número de variáveis. levou quase três anos para chegarmos à nossa conclusão sobre o di-Omega. "

Discutindo o futuro, Tetsuo Hatsuda de RIKEN iTHEMS diz, "Acreditamos que essas partículas especiais poderiam ser geradas por experimentos usando colisões de íons pesados ​​que estão planejados na Europa e no Japão, e estamos ansiosos para trabalhar com colegas lá para descobrir experimentalmente o primeiro sistema dibário fora de Deuteron. Este trabalho pode nos dar dicas para entender a interação entre bárions estranhos (chamados de hyperons) e para entender como, sob condições extremas, como as encontradas em estrelas de nêutrons, matéria normal pode fazer a transição para o que é chamado de matéria hiperônica - composta de prótons, nêutrons, e partículas de quark estranho chamadas hiperons, e, eventualmente, para quark matéria composta de up, para baixo e quarks estranhos. "