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Cern, scoperta la particella Xi: "Inseguita da anni, ci aiuterà a capire cosa tiene insieme la materia"

La scoperta, annunciata nella conferenza della Società Europea di Fisica in corso a Venezia è avvenuta grazie all’acceleratore più grande del mondo, il Large Hadron Collider (Lhc)

di ELENA DUSI *

VENEZIA - Scoperta al Cern la particella Xi: inseguita da decenni, potrà aiutare a studiare la ’colla’ che tiene unita la materia e capire una delle quattro forze fondamentali della natura: la forza forte, la più intensa ma anche quella con il raggio di azione più piccolo, che agisce solo a livello delle particelle subatomiche. La scoperta, annunciata nella conferenza della Società Europea di Fisica in corso a Venezia e in via di pubblicazione sulla rivista Physical Review Letters, è avvenuta grazie all’acceleratore più potente del mondo, il Large Hadron Collider (Lhc), in particolare a uno dei suoi quattro rivelatori: LHCb, coordinato dall’italiano Giovanni Passaleva dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

La particolarità di "mister Xi" è di avere al suo interno due quark pesanti. Pur essendo prevista dalla teoria, la presenza di due "pesi massimi" all’interno della stessa particella è stata osservata solo oggi per la prima volta. La sua massa, di conseguenza, è particolarmente grande: oltre 3.600 Mev, quasi quattro volte quella del protone. Anche la carica elettrica positiva è doppia rispetto al protone. Quindici anni fa il laboratorio americano Fermilab annunciò un’osservazione simile (ma con margini di incertezza molto più alti rispetto a oggi), ma con una massa molto diversa rispetto a quanto teorizzato. L’osservazione del Cern invece rispetta esattamente le previsioni, e dissipa le ansie che il precedente americano poteva aver sollevato.

"Trovare una particella con due quark pesanti è di grande interesse perché può fornire uno strumento unico per approfondire la cromodinamica quantistica, la teoria che descrive l’interazione forte, una delle quattro forze fondamentali", spiega Passaleva. "Queste particelle contribuiranno così a migliorare il potere predittivo delle nostre teorie". La "nuova arrivata" non esiste normalmente in natura. "E’ molto instabile" conferma Passaleva. "Viene prodotta negli acceleratori o quando i raggi cosmici, ad esempio protoni prodotti da una supernova che viaggiano nello spazio, raggiungono l’atmosfera e la colpiscono con tutta la loro energia". La vita di questa particella è molto breve: circa un millesimo di miliardesimo di secondo. Poi "mister Xi" decade in particelle più leggere.

La maggior parte della materia che vediamo intorno a noi è composta da barioni, particelle comuni composte da tre quark. I più noti sono protoni e neutroni, ma poiché in natura esistono sei tipi di quark diversi, teoricamente le combinazioni di barioni possibili sono molto numerose. Non tutte, però, sono state osservate nella realtà. All’appello mancavano proprio le particelle composte da più di un quark pesante (detto quark charm). Il terzo componente della nuova particella (il cui nome completo è Xicc++) è un quark up. "Trovata questa particella, ora cercheremo di osservare anche le sue due sorelle" aggiunge il fisico fiorentino che guida LHCb. "Quella con il terzo quark di tipo down oppure di tipo strange".

"In contrasto con le altre particelle finora note, in cui i tre quark eseguono una elaborata danza l’uno attorno all’altro, ci aspettiamo che il barione con due quark pesanti agisca come un sistema planetario, dove i due quark pesanti giocano il ruolo di stelle che orbitano l’una attorno all’altra, mentre il quark più leggero orbita intorno a questo sistema binario", ha aggiunto Guy Wilkinson, ex-coordinatore della collaborazione. Proprio ieri, il 4 luglio, cadeva il quinto anniversario dell’annuncio della scoperta del bosone di Higgs, sempre grazie all’acceleratore di particelle Lhc del Cern di Ginevra.

* la Repubblica, 06 luglio 2017 (ripresa parziale - senza note).