Alcuni fisici hanno affermato di aver trovato prove nei dati del Large Hadron Collider europeo per tre combinazioni di quark mai viste prima, proprio mentre il più grande distruttore di particelle del mondo sta iniziando un nuovo ciclo di esperimenti ad alta energia. I tre tipi esotici di particelle – che includono due combinazioni di quattro quark, note come tetraquark, più un’unità di cinque quark chiamata pentaquark – sono totalmente coerenti con il Modello Standard , la teoria vecchia di decenni che descrive la struttura degli atomi.
Al contrario, gli scienziati sperano che l’attuale ciclo di LHC produca prove della fisica che vanno oltre il Modello Standard per spiegare la natura di fenomeni misteriosi come la materia oscura. Tali prove potrebbero indicare nuovi array di particelle subatomiche, o anche dimensioni extra nel nostro Universo. L’LHC era stato chiuso per tre anni per aggiornare i suoi sistemi in modo da gestire livelli di energia senza precedenti. Tale chiusura è terminata ad aprile e da allora scienziati e ingegneri del centro di ricerca del CERN al confine franco-svizzero si stanno preparando per la ripresa odierna delle operazioni scientifiche. Il centro di controllo del CERN era in fermento quando LHC iniziò la sua terza serie di raccolta e analisi dei dati. “Questo è un momento magico“, ha dichiarato direttore generale del CERN Fabiola Gianotti durante il webcast di oggi. “Abbiamo appena avuto collisioni a un’energia senza precedenti, 13,6 tera-elettronvolt, e questo apre una nuova era di esplorazione al CERN”.
Gianotti ha detto che gli scienziati dell’LHC si aspettano di raccogliere tanti dati durante questa terza corsa quanti ne hanno raccolti nel corso di 13 anni durante le due precedenti corse del collisore. “Questo, ovviamente, aumenterà le nostre opportunità di scoperta o di comprensione delle leggi fondamentali dell’Universo”, ha affermato. L’anello di 27 chilometri (17 miglia) di magneti superconduttori e i suoi rilevatori di particelle dovrebbero essere in funzione 24 ore su 24 per quasi quattro anni durante la corsa 3. L’inizio della corsa di oggi arriva 10 anni e un giorno dopo che i fisici di LHC hanno annunciato la loro più grande scoperta fino ad oggi:
la prova dell’esistenza del bosone di Higgs, una particella subatomica che aiuta a spiegare il fenomeno della massa. I tre nuovi tipi di particelle subatomiche, descritti oggi durante un seminario al CERN , non sono proprio rivelazioni di livello Higgs. Ma suggeriscono che l’LHC è sulla buona strada per scoprire ancora più elementi costitutivi dell’Universo invisibili. Il Large Hadron Collider rompe i protoni insieme a velocità prossime a quella della luce per studiare le combinazioni di quark conosciute come adroni. “Più analisi eseguiamo, più tipi di adroni esotici troviamo“, ha detto in un comunicato stampa Niels Tuning, coordinatore della fisica per il rivelatore LHCb del collisore. “Stiamo assistendo a un periodo di scoperta simile agli anni ’50, quando iniziò a essere scoperto uno ‘Zoo di particelle’ di adroni che alla fine portò al modello a quark degli adroni convenzionali negli anni ’60. Stiamo creando lo ‘Zoo di particelle 2.0′”.
Il portavoce di LHCb Chris Parkes ha affermato che lo studio di nuove combinazioni di quark “aiuterà i teorici a sviluppare un modello unificato di adroni esotici, la cui esatta natura è in gran parte sconosciuta”. La maggior parte degli adroni non sono così esotici. Protoni e neutroni, per esempio, sono formati da tre quark legati insieme. (In effetti, l’origine della parola “quark ” risale a un verso di Finnegan’s Wake di James Joyce: “Tre quark per Muster Mark!”) I pioni sono combinazioni di due quark. Le combinazioni di quattro e cinque quark sono molto più rare e si pensa che esistano solo per un istante prima di decadere in diversi tipi di particelle. I quark sono disponibili in sei diversi “sapori”:
su e giù, alto e basso, fascino e strano. Il team di LHCb ha analizzato i decadimenti dei mesoni B caricati negativamente e ha visto prove dell’esistenza di un pentaquark costituito da un quark charm e un antiquark charm, più un quark up, down e strano. È il primo pentaquark noto per includere uno strano quark. I due tetraquark appena identificati includono una combinazione “doppiamente caricata elettricamente” di quattro quark:
un quark charm, uno strano antiquark, un quark up e un antiquark down. Quel tetraquark è stato individuato in combinazione con la sua controparte neutra, che ha un quark charm, uno strano antiquark, un antiquark up e un quark down. Il CERN afferma che questa è la prima volta che una coppia di tetraquark viene osservata insieme. Alcuni modelli teorici visualizzano gli adroni esotici come singole unità di quark strettamente legati. Altri li vedono come coppie di adroni standard che sono legati in modo lasco, in modo simile al modo in cui gli atomi sono legati insieme per formare molecole. “Solo il tempo e più studi sugli adroni esotici diranno se queste particelle sono l’una, l’altra o entrambe“, afferma il CERN.
Fonte: Universe Today
