Scoperta al Cern di Ginevra, l’Organizzazione europea per la ricerca nucleare, la particella Xi, che, oltre ad aiutare a studiare la ‘colla’ che tiene unita la materia, sarà utile e studiare una delle quattro forze fondamentali della natura, ovvero la forza forte, la più intensa seppur con il raggio di azione più piccolo, che agisce solo a livello delle particelle subatomiche.

Questa importante scoperta, frutto di anni di ricerche e studi, è stata annunciata nella conferenza della Società Europea di Fisica, che è in corso a Venezia, è avvenuta grazie all’acceleratore più potente del mondo, il Large Hadron Collider (Lhc), in particolare a uno dei suoi quattro rivelatori l’LHCb, coordinato dall’italiano Giovanni Passaleva dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

La caratteristica di questa particella è di avere al suo interno due quark pesanti, due “pesi massimi”, particolarità prevista dalla teoria ma mai realmente osservata. La sua massa, di conseguenza, è particolarmente grande: oltre 3.600 Mev, quasi quattro volte quella del protone. Anche la carica elettrica positiva è doppia rispetto al protone.

La “nuova arrivata” non esiste normalmente in natura. La maggior parte della materia che vediamo intorno a noi è composta da barioni, particelle comuni composte da tre quark.

I più noti sono protoni e neutroni, ma poiché in natura esistono sei tipi di quark diversi, teoricamente le combinazioni di barioni possibili sono molto numerose. Non tutte, però, sono state osservate nella realtà. Mancavano proprio le particelle composte da più di un quark pesante (detto quark charm). Il terzo componente della nuova particella (il cui nome completo è Xi_cc⁺⁺) è un quark up. “Trovata questa particella, ora cercheremo di osservare anche le sue due sorelle” aggiunge il fisico fiorentino che guida LHCb. “Quella con il terzo quark di tipo down oppure di tipo strange“.

I quark scoperti sono ben sei e hanno nomi che sono tutto un programma, un po’ come i nani di Biancaneve: up (u), down (d) charm (c), strange (s), top (t), bottom (b), tutti con masse molto diverse fra loro. Il protone ha la combinazione: u + u + d; il neutrone invece la combinazione complementare: u + d + d.

La scoperta sconcertante è che tutta la materia ordinaria si fonda sulla combinazione dei soli due quark citati per protoni e neutroni. In più, la “colla” che tiene unita in profondità la materia sta proprio nel modo in cui i quark sono legati nei protoni e nei neutroni.

“Trovare una particella con due quark pesanti è di grande interesse perché può fornire uno strumento unico per approfondire la cromodinamica quantistica, la teoria che descrive l’interazione forte, una delle quattro forze fondamentali”, ha spiegato Passaleva. “Queste particelle contribuiranno così a migliorare il potere predittivo delle nostre teorie”.

“E’ molto instabile”, conferma Passaleva, aggiungendo che: “Viene prodotta negli acceleratori o quando i raggi cosmici, ad esempio protoni prodotti da una supernova che viaggiano nello spazio, raggiungono l’atmosfera e la colpiscono con tutta la loro energia”. La vita di questa particella è molto breve: circa un millesimo di miliardesimo di secondo. Poi “mister Xi” decade in particelle più leggere.

Maria Giuffrida

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