Fisica. Scoperta al CERN la particella Xi che potrebbe spiegare il comportamento della quarta forza fondamentale dell’universo

Fisica. Scoperta al CERN la particella Xi che potrebbe spiegare il comportamento della quarta forza fondamentale dell’universo

I ricercatori che operano sull’esperimento LHCb presso il Large Hadron Collider del Cern a Ginevra hanno annunciato di aver scoperto una particella dal nome che appare esoterico, Xi. La scoperta potrebbe aiutarci a capire finalmente una delle quattro forze fondamentali che governano l’universo, la forza gravitazionale, la forza elettromagnetica, la forza nucleare debole e la forza nucleare forte. La particella Xi è un barione, appartiene cioè a quella famiglia di particelle che compongono la materia ordinaria di cui è fatto l’universo e che include particelle come i protoni e i neutroni. Tutti i barioni sono costituiti da tre quark, un tipo di particella fondamentale che si trova in sei diversi tipi. La teoria ipotizza che questi sei tipi di quark riescono a miscelarsi in una varietà di combinazioni per produrre un intero cespuglio di barioni, anche se molte combinazioni non sono state ancora osservate nel mondo reale.

L’esistenza di questa particella proveniente dalla famiglia dei barioni è stata a lungo ipotizzata, e i fisici hanno cercato  per molti anni barioni con due quark molto pesanti. La massa della nuova particella identificata è di circa 3621 MeV, quasi quattro volte più pesante del barione più conosciuto, il protone. Ed è la prima volta che una particella del genere è stata trovata senza equivoci. Ora, tutta la materia che vediamo attorno a noi è costituita da barioni, particelle comuni composte da tre quark, tra i quali i più noti sono protoni e neutroni.  Giovanni Passaleva, il nuovo portavoce del progetto LHCb ha spiegato che “la scoperta di un barione di massa doppia è di grande interesse perché offrirà uno strumento unico per altre indagini sulla cromodinamica quantistica, la teoria che descrive l’interazione forte, una delle quattro forze fondamentali”. Inoltre, ha aggiunto, “queste particelle ci aiuteranno a migliorare il potere predittivo delle nostre teorie”.

Secondo Abolhassan Jawahery, docente alla Università del Maryland e membro del progetto LHCb, “ovviamente si vuole scoprire tutti gli stati della materia, così che il quadro sia completo. Ciò però non ha nulla a che vedere con la nuova fisica, ma aiuta a completare l’immagine che abbiamo del modello dei quark. Può risolvere alcuni puzzle complessi”. Quest’ultima scoperta eccita parecchio i fisici delle particelle perché è la prima conferma di due quark più pesanti noti come Charm Quark – il terzo costituente è il cosiddetto Up Quark, il più leggero, che insieme a due Down Quark costituisce il neutrone, mentre il protone è costituito da due Up Quark e un solo Down Quark. Ciò significa che diversamente dagli altri barioni, dove i tre quark ruotano nello stesso modo l’uno attorno all’altro, si ritiene che i due charm quark si dispongano immobili al centro della particella Xi – con l’Up Quark più leggero che ruota attorno ad essi.

Insomma, diversamente dagli altri barioni, in cui i tre quark eseguono una specie di danza elaborata l’uno attorno all’altro, ci si attende che un barione di massa doppia agisca come un sistema planetario, dove i due quark pesanti giocano il ruolo di stelle pesanti che orbitano l’una attorno all’altra, con il quark più leggero che orbita attorno al sistema binario. Infine, la misurazione delle proprietà della particella ci aiuterà a stabilire come si comportano due quark pesanti e un quark leggero.