Scritto: Mercoledì, 06 Luglio 2022 10:03 Ultima modifica: Mercoledì, 06 Luglio 2022 16:40

Nuovi strani adroni dal Large Hadron Collider


Lo strumento LHCb del CERN scopre tre nuove particelle esotiche, il pentaquark e una inedita coppia di tetraquark.

Rate this item
(4 votes)
Rappresentazione artistica del nuovo "Pentaquark", una "sub-molecola" formata da due adroni standard
Rappresentazione artistica del nuovo "Pentaquark", una "sub-molecola" formata da due adroni standard
Credits: CERN

 Proprio a ridosso dell'annuncio della piena ripresa degli esperimenti ad "alta luminosità" presso il più grande acceleratore del mondo (come raccontato di recente da Elisabetta Bonora), arriva la notizia di tre nuovi adroni scoperti tramite l'esperimento Large Hadron Collider beauty (LHCb). 

 Si tratta di un nuovo tipo di pentaquark e la prima coppia di tetraquark che include un nuovo tipo di particella. I risultati, presentati ieri durante un seminario del CERN, aggiungono tre nuovi membri esotici alla crescente lista di nuovi adroni trovati all'LHC e aiuteranno i fisici a capire meglio come i quark si legano insieme a formare tali particelle complesse. 

 La famiglia dei quark, particelle elementari mai osservate isolatamente, rientrano in 6 diverse tipologie dai nomi fantasiosi: su, giù, fascino, strano, sopra e sotto. Di solito si combinano insieme in gruppi di due o tre, per formare rispettivamente i mesoni e i barioni (protoni e neutroni rientrano nel secondo gruppo). Più raramente, possono anche combinarsi in adroni più grandi, con quattro o addirittura cinque quark, i cosiddetti "tetraquark" e "pentaquark". Questi abbinamenti esotici sono stati previsti dai teorici già una sessantina di anni fa, ma solo negli ultimi 20 anni sono stati osservati da LHCb e altri esperimenti. Negli ultimi 10 anni, LHC ha trovato ben 66 nuovi adroni e 59 di essi sono stati scoperti grazie a LHCb. 

LHCb

Gli enormi rivelatori di LHCb occupano un volume di 21x13x10 metri e hanno una massa di 5600 tonnellate; il fascio di protoni attraversa lo stretto tubo centrale.- Credits: CERN

 La maggior parte degli adroni "esotici" scoperti sono tetraquark o pentaquark contenenti un quark charm e un antiquark charm, mentre i restanti due o tre sono quark up, down, strange oppure i loro antiquark. Ma negli ultimi due anni, LHCb ha scoperto diversi tipi di adroni esotici. Due anni fa, la collaborazione ha scoperto un tetraquark composto da due quark e due antiquark di tipo charm , e due tetraquark "open-charm" costituiti da un charm antiquark, un quark up, un quark down e uno strano antiquark. E l'anno scorso ha trovato la prima istanza in assoluto di un tetraquark "double open-charm" con due quark charm e un antiquark up e uno down. Open charm significa che la particella contiene un quark charm senza un antiquark equivalente.

 Le scoperte annunciate ieri dalla collaborazione con LHCb includono nuovi tipi di adroni esotici. Il primo tipo, osservato in un'analisi sul decadimento di mesoni B caricati negativamente, è un pentaquark composto da uno charm, un anti-charm, un up, un down e uno strange, quest'ultimo mai osservato prima in un pentaquark. La scoperta ha un'enorme significatività statistica di 15 deviazioni standard, ben oltre le 5 deviazioni standard necessarie per rivendicare l'osservazione di una particella nella fisica delle particelle .

 Il secondo tipo è un tetraquark con carica +2 a "fascino aperto", composto da un quark charm, un anti-strano, un quark up e un antiquark down; esso è stato individuato insieme alla sua controparte neutra in un'analisi congiunta dei decadimenti di mesoni B caricati positivamente o neutri. I nuovi tetraquark, osservati con una significatività statistica di 6,5σ e 8σ rispettivamente, rappresentano il primo esempio di una coppia di tetraquark osservata.

Adron History

A sinistra, il numero di adroni scoperti da LHC nell'arco di 10 anni e, a destra, la loro massa e composizione in funzione della data di pubblicazione della scoperta. - Credits; CERN/P.Koppenburg - Improvement: Marco Di Lorenzo

 "Più analisi eseguiamo, più tipi di adroni esotici troviamo", afferma il coordinatore di LHCb Niels Tuning. "Stiamo assistendo a un periodo 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'".

 "Trovare nuovi tipi di tetraquark e pentaquark e misurarne le proprietà aiuterà i teorici a sviluppare un modello unificato di adroni esotici, la cui esatta natura è in gran parte sconosciuta", afferma il portavoce di LHCb Chris Parkes. "Aiuterà anche a comprendere meglio gli adroni convenzionali".

 Mentre alcuni modelli teorici descrivono gli adroni esotici come singole unità di quark strettamente legati, altri modelli li considerano come coppie di adroni standard legati in modo lasco in una struttura simile a una molecola, come illustrato nella figura di apertura. Solo il tempo e più studi sugli adroni esotici ci diranno quale sia la vera natura di queste particelle.

Letto: 270 volta/e Ultima modifica Mercoledì, 06 Luglio 2022 16:40

Ti è piaciuto questo articolo?

Seguici anche su Google News

Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

https://www.facebook.com/marco.lorenzo.58 | Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Gli ultimi articoli di Marco Di Lorenzo (DILO)

Devi essere registrato e fare login per inserire un commento.

Newsletter

Abilita il javascript per inviare questo modulo

Immagine del giorno

coelum logo

NEO news

NEO News

Ultimo aggiornamento: 8 agosto 2022

StatisticaMENTE

Curiosity odometry

Curiosity odometry

Aggiornato il 7 agosto. Statistiche sull...

Perseverance odometry

Perseverance odometry

I progressi del quinto rover NASA su Marte e del s...

ISS height

ISS height

Aggiornamento del 5 agosto ...

Tiangong orbit

Tiangong orbit

Evoluzione dell'orbita della Stazione Spaziale Cin...

LIBRO CONSIGLIATO

Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno di Elisabetta Bonora