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31.10.2020 - 08:000

Scienziati del CERN dichiarano di aver scoperto una nuova particella

Una collaborazione internazionale ha permesso di individuare una particella esotica composta da quattro quark charm

Un esperimento effettuato grazie al Large Hadron Collider Beauty (LHCb) del CERN di Ginevra ha permesso di scoprire una nuova particella. Gli scienziati che compongono il team internazionale di ricerca hanno infatti potuto osservare in azione per la prima volta una particella composta da quattro quark charm, cioè un nuovo tetraquark che finora non era mai stato rilevato.
Lo studio in questione è stato pubblicato ai primi di luglio di quest’anno in preprint su arxiv e ha visto la partecipazione anche del gruppo dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare di Firenze (INFN), che ha avuto sin dall’inizio la responsabilità di portare avanti nel dettaglio l’analisi dei dati.
Il quark charm, chiamato anche quark c, è un tipo di particella elementare con una massa poco più alta di quella del protone. Nei casi più comuni i quark si legano in coppie o in triplette, ma l’esistenza di particelle più complesse costituite da 4 o 5 quark, in linea di principio, non è proibita dalla teoria, anche se è molto difficile da rilevare.
Il modello a 4 quark è stato proposto nel 2003 dai fisici per descrivere particolari particelle dette esotiche, appunto perché sono considerate strane. In questo caso si tratta di adroni esotici, che sono composti da particelle elementari quali i quark e in qualche caso anche dagli antiquark (le loro antiparticelle), in cui rientrano anche i protoni e i neutroni, cioè i componenti dell’atomo. Gli adroni sono legati dalla forza nucleare forte e studiarli, anche quelli esotici, aiuterebbe a conoscere meglio queste particelle e l’interazione fondamentale che tiene uniti i nuclei degli atomi.
I ricercatori dell’LHCb hanno analizzato una mole enorme di dati acquisiti dal rilevatore durante svariati anni. Questi dati hanno portato all’individuazione per la prima volta della nuova particella, composta non da 4 quark qualsiasi, bensì da 4 quark charm (un tipo di quark). «Quella che abbiamo scoperto ora con i dati del nostro esperimento è una nuova particella speciale perché è composta da quattro quark pesanti, due quark charm e due quark anticharm, rappresentando un banco di prova privilegiato per lo sviluppo di modelli teorici delle interazioni forti», ha dichiarato Giovanni Passaleva, responsabile internazionale dell’esperimento.
In sostanza, questa scoperta assume un’importanza notevole nel mondo della fisica perché non si conosce bene l’architettura di questo nuovo tetraquark. In effetti, i quark potrebbero essere connessi saldamente o invece legati debolmente. Il loro studio, quindi, potrà aiutare a capire qualcosa in più e consentirà di progredire nella comprensione delle interazioni forti, la cui teoria è caratterizzata da equazioni talmente difficili da risolvere che di solito l’unico modo è utilizzare approssimazioni e supercomputer.


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