Scoperta dal Cern la particella Xi: “È come un sistema planetario in miniatura”

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 grande del mondo, il Large Hadron Collider (Lhc). Gli scienziati: "Ci aiuterà a capire cosa tiene insieme la materia"

A cinque anni dall’annuncio della scoperta dell’ormai celebre bosone di Higgs – la particella che dà massa a tutto ciò che ci circonda, esseri umani compresi, premiata con il Nobel per la Fisica 2013 -, il Cern dà notizia dell’individuazione di un nuovo mattoncino della Natura. L’annuncio arriva dal Lido di Venezia, all’apertura dei lavori della conferenza della European physical society (Eps) sulla fisica delle alte energie 2017. La nuova particella, i cui dettagli sono in corso di pubblicazione sulla rivista Physical review letters (Prl), è stata battezzata Xi. A catturarla Lhcb, una delle quattro enormi macchine fotografiche, grandi come cattedrali gotiche, utilizzate nel superacceleratore Lhc (Large hadron collider) di Ginevra per fotografare i segreti più intimi della materia. All’interno di Lhc, una pista magnetica circolare di 27 chilometri, gli scienziati del Cern – tra i quali una larga componente, circa 700, è rappresentata dai ricercatori italiani dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) – fanno scontrare fasci di protoni e ioni pesanti per vedere, come fanno i bambini quando smontano i giocattoli, come sono fatti dentro. E scoprire quali sono i mattoni fondamentali della Natura.

La nuova arrivata, Xi, appartiene alla stessa famiglia di particelle di cui fanno parte protoni e neutroni: i barioni. Come gli altri membri della famiglia è, cioè, formata da tre quark, ed è quasi quattro volte più pesante del più comune protone. Esistono, infatti, sei tipi di quark, che si possono mescolare in modi differenti tra di loro per formare diversi tipi barioni. Xi è il risultato di una di queste combinazioni. Un assemblaggio del tutto inedito. “È la prima volta che si osserva una particella simile, un barione con due quark pesanti – commenta all’Ansa Donatella Lucchesi, ricercatrice dell’Infn e dell’università di Padova, e membro della collaborazione Lhcb -. Questo risultato è stato possibile grazie alla grandissima quantità di dati che sta producendo l’acceleratore Lhc”.

I fisici di Lhcb – coordinati dall’1 luglio 2017 dall’italiano Giovanni Passaleva – descrivono la nuova particella Xi come un sistema planetario in miniatura. Un sistema con tre membri, in cui i due quark pesanti giocano il ruolo di stelle che orbitano l’una intorno all’altra, mentre il quark più leggero orbita, a sua volta, attorno a questo sistema binario. “In contrasto con gli altri barioni finora noti, 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”, ha osservato il britannico Guy Wilkinson, che ha coordinato la collaborazione Lhcb fino al 30 giugno, giusto in tempo per assistere alla scoperta. In questo sistema planetario in miniatura, ha aggiunto “i due quark pesanti giocano il ruolo di stelle che orbitano l’una attorno all’altra, mentre il quark più leggero orbita intorno al sistema binario”.

Secondo i ricercatori del Cern, lo studio di questa nuova particella, inseguita da decenni, potrà aiutare a comprendere meglio le caratteristiche di quel collante che tiene insieme, come i pezzi di un Lego, i mattoncini della materia. Il riferimento è a una delle quattro forze fondamentali della Natura, che i fisici chiamano forza nucleare forte.

Credit CERN