CERN-LHCb: ecco double charmed Xi

Un esperimento dell'LHCb rivela per la prima volta la particella Xi ("csi"), che ci aiuterà a indagare meglio l'interazione forte, una delle 4 forze fondamentali.

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Ricostruzione di un "evento" all'LHCb, in questo caso ottenuto nel maggio del 2016.

Il 6 luglio, durante la conferenza della European Physical Society, i responsabili dell'esperimento LHCb del Large Hadron Collider del CERN hanno annunciato l'osservazione di una particella cercata da anni. Rientra nel gruppo dei barioni (le particelle come il protone e il neutrone, composte da 3 quark) con la particolarità, mai osservata finora, di contenere due quark charme, perciò chiamata double charmed Xi ("csi").

 

Charme è un quark pesante, finora rilevato solo isolato. «Trovare un barione con due quark pesanti è di grande interesse perché può fornire uno strumento unico per approfondire [...] la teoria che descrive l'interazione forte, una delle quattro forze fondamentali», spiega Giovanni Passaleva, coordinatore dello studio. «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», aggiunge Guy Wilkinson, precedente coordinatore dell'esperimento.

 

Oltre alle possibili ricerche future, questa scoperta rafforza l'impianto del Modello Standard (dopo gli interrogativi degli ultimi mesi) e le ipotesi sulle possibili combinazioni di tre quark in barioni.

Come molte altre, Xi è stata teorizzata prima che scoperta: per anni questa particella, che pesa circa 6,455 x 10^-27 kg (circa 4 volte un protone) è stata cercata senza risultati soddisfacenti, perché per osservarla servono energie talmente alte che in natura vengono raggiunte solo dai raggi cosmici che impattano con l'atmosfera: la particella è stata infatti generata con l'acceleratore del CERN a piena potenza (13 TeV). E, comunque si formi, Xi collassa quasi istantaneamente: in circa un millesimo di miliardesimo di secondo decade in particelle più leggere.

Identificati con esattezza tutti i parametri necessari a crearla, nei suoi brevi istanti di vita potrà guidarci a comprendere meglio come l'interazione forte (che tiene assieme le particelle) agisce sui suoi quark, e con il suo decadimento ci potrà mostrare quando l'interazione forte non è abbastanza... forte.

 

Ora che è stata rilevata nella forma con due quark charm e un quark up, gli scienziati stanno progettando la ricerca di altre particelle composte da 2 quark pesanti e uno leggero che abbiano due quark charm, ma un quark leggero differente, come down o strange. Lo zoo delle particelle, sempre più vario e strano, aspetta nuovi ospiti?

07 Luglio 2017 | Davide Lizzani