Scoperta una nuova particella simile a un protone

L’esperimento LHCb presso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN ha scoperto una nuova particella composta da due quark charm e uno down, una struttura simile al familiare protone, ma con due quark charm pesanti che sostituiscono i due quark up del protone, quadruplicandone così la massa.

L’esperimento LHCb presso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN ha scoperto una nuova particella composta da due quark charm e uno down, una struttura simile al familiare protone, ma con due quark charm pesanti che sostituiscono i due quark up del protone, quadruplicandone così la massa.

La scoperta, presentata durante la conferenza Moriond in corso, aiuterà i fisici a comprendere meglio come la forza forte leghi protoni, neutroni e altre particelle composite tra loro.

I Quark sono mattoni fondamentali della materia e si presentano in sei varianti: su, giù, fascino, strano, sopra e sotto.

Di solito si combinano in gruppi di due e tre per formare rispettivamente mesoni e barioni.

A differenza del protone stabile, tuttavia, la maggior parte di questi mesoni e barioni, che sono collettivamente noti come adroni, sono instabili e di breve durata, rendendoli difficili da osservare.

Produrle richiede di schiacciare insieme particelle ad alta energia in una macchina come il Large Hadron Collider (LHC). Questi adroni instabili decadono rapidamente, ma le particelle più stabili prodotte a seguito di questo decadimento possono essere rilevate e quindi le proprietà della particella originale possono essere dedotte.

I ricercatori hanno utilizzato questo approccio molte volte per trovare nuovi adroni, e la nuova particella appena annunciata dalla Collaborazione LHCb porta il numero totale di adroni scoperti dagli esperimenti del LHC a 80.

“Questa è la prima nuova particella identificata dopo gli aggiornamenti al rivelatore di LHCb completati nel 2023, e solo la seconda volta che un barione con due quark pesanti è stato osservato, il primo osservato da LHCb quasi 10 anni fa”, afferma il portavoce di LHCb Vincenzo Vagnoni.

“Il risultato aiuterà i teorici a testare modelli di cromodinamica quantistica, la teoria della forza forte che lega i quark non solo ai barioni e ai mesoni convenzionali, ma anche agli adroni più esotici come i tetraquark e i pentacuarchi.”

Nel 2017, LHCb ha riportato la scoperta di una particella molto simile, composta da due quark charm e uno up.

Questo quark up è l’unica differenza tra questa particella e quella nuova, che ha un quark down al suo posto.

Nonostante la somiglianza, la nuova particella ha una vita prevista fino a sei volte più corta rispetto alla sua controparte, a causa di complessi effetti quantistici.

Questo rende ancora più difficile osservare le cose.

Analizzando i dati delle collisioni protone–protone registrati dal rivelatore LHCb durante la terza esecuzione del LHC, la Collaborazione LHCb ha osservato il nuovo barione con una significanza statistica di 7 sigma, ben al di sopra della soglia di 5 sigma richiesta per dichiarare una scoperta.

“Questo risultato fondamentale è un esempio fantastico di come le capacità uniche del LHCb svolgano un ruolo vitale nel successo dell’LHC”, afferma Mark Thomson, Direttore Generale del CERN.

“Evidenzia come gli aggiornamenti sperimentali al CERN portino direttamente a nuove scoperte, preparando il terreno per la scienza trasformativa che ci aspettiamo dall’LHC ad alta luminosità.

Questi risultati sono possibili solo grazie all’eccezionale performance del complesso acceleratore del CERN e dei team che fanno funzionare tutto questo, nonché all’impegno degli scienziati nell’esperimento LHCb.”

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