I fisici hanno confermato l’esistenza di una nuova particella subatomica, un tipo di barione contenente due quark “charm” insieme a un quark “down”. Questa scoperta, fatta al Large Hadron Collider (LHC) di Ginevra, in Svizzera, amplia la nostra comprensione degli elementi fondamentali della materia e delle forze che li governano.
Gli elementi costitutivi della materia
Gli atomi sono composti da protoni e neutroni, che a loro volta sono costituiti da particelle ancora più piccole chiamate quark. Esistono sei “sapori” di quark: up, down, charm, strange, bottom e top. I quark più pesanti, come il fascino, sono molto meno comuni nella materia quotidiana ma cruciali per comprendere la forza nucleare forte.
Cosa rende unica questa particella?
La particella appena scoperta è un barione doppiamente affascinato, il che significa che contiene due quark charm invece dei soliti quark up presenti nei protoni. Questa sostituzione aumenta significativamente la sua massa, circa quattro volte quella di un protone. La particella, designata come barione, è composta da tre quark, classificandola come un adrone, una famiglia più ampia di particelle composta da quark.
L’esperimento LHCb, uno dei nove rilevatori dell’LHC, ha rilevato la nuova particella durante collisioni di protoni ad alta energia. Quando i protoni si scontrano a una velocità superiore al 99% rispetto a quella della luce, la loro energia si trasforma in nuove particelle che decadono rapidamente in forme più leggere. Questa scoperta segna l’ottantesimo adrone osservato all’LHC dall’inizio degli esperimenti.
Perché è importante: la forza forte
La scoperta di queste particelle esotiche aiuta i fisici a esplorare la forza forte, la forza fondamentale più potente ma meno compresa in natura. Questa forza lega insieme i quark all’interno degli adroni e per comprenderla è necessario svelare le complessità della cromodinamica quantistica (QCD).
“Trovare questo tipo di particelle aiuta a insegnare ai fisici la forza forte, che è la forza più potente in natura e lega insieme gli adroni.”
Il barione appena scoperto è solo il secondo ad essere osservato insieme a due quark pesanti. Il precedente, trovato nel 2017, conteneva due quark charm e un quark up. La nuova particella è ancora meno stabile e decade sei volte più velocemente. Queste vite brevi rendono difficile il rilevamento, ma forniscono dati vitali su come opera la forza forte.
La scoperta è stata annunciata alla conferenza sulla fisica delle particelle Moriond in Italia, evidenziando i continui progressi nella fisica delle alte energie e la nostra crescente capacità di sondare i segreti più profondi dell’universo.
Questa ricerca è essenziale per testare il Modello Standard della fisica delle particelle e affinare la nostra comprensione di come la massa e altre proprietà si formano nelle particelle composite come i barioni. Gli aggiornamenti dell’LHC nel 2023 hanno già prodotto questa nuova particella, suggerendo ulteriori scoperte a venire.
