Sulla base di complesse simulazioni di cromodinamica quantistica eseguite utilizzando il computer K, uno dei computer più potenti al mondo, la collaborazione HAL QCD, composto da scienziati del RIKEN Nishina Center for Accelerator-based Science e del programma RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), insieme a colleghi di diverse università, hanno previsto un nuovo tipo di "dibarione", una particella che contiene sei quark invece dei soliti tre. Studiare come si formano questi elementi potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere le interazioni tra le particelle elementari in ambienti estremi come gli interni delle stelle di neutroni o i primi momenti dell'universo dopo il Big Bang.

Le particelle note come "barioni" - principalmente protoni e neutroni - sono composte da tre quark legati strettamente insieme, con la loro carica in funzione del "colore" dei quark che li compongono. Un dibarione è essenzialmente un sistema con due barioni. C'è un dibarione conosciuto in natura:il deuterone, un nucleo di deuterio (o idrogeno pesante) che contiene un protone e un neutrone che sono legati molto leggermente. Gli scienziati si sono a lungo chiesti se potessero esistere altri tipi di dibarioni. Nonostante le ricerche, nessun altro dibarione è stato trovato.

Il gruppo, in un lavoro pubblicato su Lettere di revisione fisica , ha ora utilizzato potenti strumenti teorici e computazionali per prevedere l'esistenza di un dibarione "più strano", formato da due "barioni Omega" che contengono ciascuno tre strani quark. Lo chiamarono "di-Omega". Il gruppo ha anche suggerito un modo per cercare queste strane particelle attraverso esperimenti con collisioni di ioni pesanti pianificati in Europa e Giappone.

La scoperta è stata resa possibile da una combinazione fortuita di tre elementi:metodi migliori per fare calcoli QCD, migliori algoritmi di simulazione, e supercomputer più potenti.

Il primo elemento essenziale è stato un nuovo quadro teorico chiamato "metodo HAL QCD dipendente dal tempo":consente ai ricercatori di estrarre la forza che agisce tra i barioni dal grande volume di dati numerici ottenuti utilizzando il computer K.

Il secondo elemento era un nuovo metodo di calcolo, l'algoritmo di contrazione unificato, che consente un calcolo molto più efficiente di un sistema con un gran numero di quark.

Il terzo elemento fu l'avvento di potenti supercomputer. Secondo Shinya Gongyo del RIKEN Nishina Center, "Siamo stati molto fortunati ad aver potuto utilizzare il computer K per eseguire i calcoli. Ha permesso calcoli veloci con un numero enorme di variabili. Tuttavia, ci sono voluti quasi tre anni per arrivare alle nostre conclusioni sulla di-Omega".

Discutere del futuro, Tetsuo Hatsuda di RIKEN iTHEMS dice, "Crediamo che queste particelle speciali potrebbero essere generate dagli esperimenti che utilizzano collisioni di ioni pesanti pianificati in Europa e in Giappone, e non vediamo l'ora di lavorare con i colleghi per scoprire sperimentalmente il primo sistema dibarione al di fuori del deuterone. Questo lavoro potrebbe darci spunti per comprendere l'interazione tra strani barioni (detti iperoni) e per capire come, in condizioni estreme come quelle che si trovano nelle stelle di neutroni, la materia normale può passare a quella che viene chiamata materia iperonica, costituita da protoni, neutroni, e particelle di quark strano chiamate iperoni, ed eventualmente alla materia di quark composta da up, down e strani quark."