Il nuovo gruppo di particelle è stato scoperto nell'ambito dell'esperimento LHCb del CERN e il ruolo degli italiani è stato determinante.
L'esperimento LHCb, altrimenti conosciuto come l'esperimento "Large Hadron Collider beauty", è uno dei sette esperimenti che raccolgono dati presso il Large Hadron Collider del CERN. Di recente, la nuova sensibilità dei rivelatori ha permesso di effettuare un'osservazione eccezionale e sono stati scoperti, simultaneamente, cinque nuovi barioni, particelle composte ognuna da tre quark.
Il ruolo dell'Italia nella scoperta
L'esperimento che ha portato alla scoperta è frutto di una collaborazione internazionale di 769 fisici di 69 università e laboratori di tutto il mondo e l'Italia, con 13 università, ha un ruolo di primo piano sia nella costruzione che nella direzione dell'esperimento e nella produzione di risultati di fisica. In particolare, Antimo Palano e Marco Pappagallo, del Dipartimento interateneo di Fisica di Bari e della sezione di Bari dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), hanno contribuito in modo determinante al risultato.
[Immagine: credit LHCb, CERN]
Le nuove particelle
I nuovi barioni sono stati classificati come "stati eccitati" del barione Omega_c, particella costituita da tre quark, due di tipo "strange" e uno di tipo "charm". I quark sono uno dei mattoni fondamentali della materia che si combinano per fare gli "adroni". Ci sono sei tipi di quark: 'up', 'down', 'strange', 'charm', 'top' e 'bottom'. Gli scienziati hanno registrato il barione Omega_c (che ha una vita molto corta) a partire dal decadimento del barione Xi, una particella che contiene un quark 'charm, un quark 'strange' e un quark 'up' oltra a un kaone K- (particella a sua volta costituita da un quark 'strange' e un antiquark 'up'). Il barione Xi è poi ulteriormente decaduto in un protone, un kaone K- e un pione.
Studiando tutte le traiettorie e le energie espresse da tutte le particelle, gli scienziati hanno trovato non uno ma cinque nuovi distinti stati eccitati del barione Omega_c.
I prossimi passi
I fisici determineranno ora con precisione le proprietà di queste nuove particelle, che contribuiranno alla nostra comprensione di come i quark sono vincolati all'interno di un barione utilizzando la forza nucleare forte, altrimenti nota come "l'interazione forte". Il futuro dell'esperimento LHCb riguarderà un aggiornamento (dopo la prossima pausa di LHC, prevista dal 2019 al 2020) della strumentazione e la ricerca di nuove particelle come i cosiddetti "barioni doppiamente pesanti".
Per saperne di più:
[Immagine: credit CERN/LHCb]
gennaio-febbraio 2023
