Sapere Scienza

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CERN, scoperta nuova particella "Xi": aiuterà a capire cosa "tiene insieme" la materia

7 Luglio 2017

Gli scienziati del CERN di Ginevra hanno annunciato l'osservazione presso LHC di una nuova particella, che è stata chiamata "Xi". La particella Xi contiene due quark di tipo "charm" (quark "pesanti") e un quark di tipo "up" ("leggero") e aiuterà a capire meglio come la materia si "tiene insieme". La notizia della scoperta è stata diffusa durante il conferenza della European Physical Society (EPS) sulla fisica delle alte energie che si sta tenendo a Venezia. A portare questo risultato così significativo è stato l'esperimento LHCb.

 

Una lunga attesa

L'esistenza della particella Xi, che appartiene alla famiglia dei barioni, era contemplata dalle teorie attualmente seguite ma i fisici per molti anni sono andati alla sua ricerca senza riuscire mai a osservarla. La massa della nuova particella è pari a 3621 MeV, quasi quattro volte più del barione più noto, il protone, e questo "peso" elevato deriva dal suo contenuto in quark. E' la prima volta che una particella di questo tipo viene individua in modo così chiaro.

 

Capire meglio la "colla" della materia

Quasi tutta la materia intorno a noi è composta da barioni, che sono formati da tre quark; i barioni più celebri sono i protoni e i neutroni. Tuttavia, esistono sei tipi di quark e e teoricamente ci sono molte differenti potenziali modi in cui questi possono combinarsi per formare vari tipi di barioni.

I barioni finora osservati sono quasi tutti composti, in maggior parte, da quark pesanti. "Aver trovato un barione composto da due quark pesanti e uno leggero è un risultato molto interessante e ci permetterà di effettuare esperimenti decisivi per approfondire la cromodinamica quantistica, ossia la teoria che descrive la forza 'forte'" ha commentato l'italiano Giovanni Passaleva, nuovo portavoce della collaborazione LHCb. La forza "forte" è una delle quattro forze fondamentali della natura e concorre a "tenere insieme" la materia.

 

Una particella con una struttura particolare

A differenza degli altri barioni, in cui tre quark eseguono una elaborata danza l'uno attorno all'altro, un barione che ha due quark pesanti è previsto con "una struttura simile a un sistema planetario, in cui i due quark pesanti giocano il ruolo di stelle pesanti che orbitano l'una intorno all'altra e il quark più leggero (nel caso della particella Xi è il quark di tipo "up") che orbita intorno a questo sistema binario composto dai quark pesanti" ha spiegato Guy Wilkinson, ex portavoce della collaborazione. Misurazioni delle proprietà della particella Xi, come i tempi di decadimento e la durata della sua esistenza, ci aiuteranno a stabilire come si comporta un sistema di due quark pesanti e uno leggero.

 

Il ruolo di LHC

L'osservazione di questo nuovo barione è stata impegnativa ed è stata resa possibile dall'alto tasso di produzione di quark pesanti presso l'acceleratore LHC -che ha eseguito scontri tra protoni alla sua massima energia, 13 TeV- e all'efficienza nell'identificare i prodotti del decadimento da parte dell'esperimento LHCb. Questa osservazione consente di concentrarsi sulla futura scoperta di altre particelle appartenenti alla famiglia dei barioni a doppio quark pesante. Lo studio è stato sottoposto per la pubblicazione alla rivista Physical Review Letters.

 

Per saperne di più: 

- Cinquant'anni di quark

copertina   agosto-settembre 2017

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