Motherboard

Ecco la nuova particella osservata al CERN: il pentaquark

Ieri il CERN, sede del più grande acceleratore di particelle al mondo, ha annunciato di avere osservato per la prima volta una nuova particella: il pentaquark.

di Victoria Turk
15 luglio 2015, 9:30am

I quark e gli antiquark possono anche raggrupparsi in un pentaquark con questa disposizione. Immagine CERN/LHCb Collaboration

Ieri il CERN, sede del più grande acceleratore di particelle al mondo, ha annunciato di avere osservato per la prima volta una nuova particella: il pentaquark.

Uno degli esperimenti tenuti al Large Hadron Collider noto come LHCb (Large Hadron Collider beauty) ha ottenuto come risultato la scoperta della tanto inseguita ma finora mai rilevata particella che prende il suo nome dalla caratteristica di essere composta da cinque quark, alcune delle particelle più piccole.

"Abbiamo ottenuto per la prima volta la prova inequivocabile dell'esistenza di una particella formata da cinque quark, per la precisione quattro quark e un antiquark", ha spiegato al telefono Guy Wilkinson, fisico delle particelle all'Università di Oxford e portavoce dell'esperimento LHCb. Gli antiquark, tanto per capirci, sono come dei quark di carica opposta.

I pentaquark o i loro equivalenti, sono stati suggeriti per la prima volta da Murray Gell-Mann, un fisico americano che vinse il Nobel per la fisica nel 1969 per il suo lavoro sulle particelle elementari. Propose una componente chiave del modello dei quark che dichiara il CERN ha "rivoluzionato" la nostra comprensione della struttura della materia.

I quark si combinano per comporre altri generi di particelle, in particolare protoni e neutroni, ognuno dei quali consta di tre quark. Gell-Mann immaginò l'esistenza di particelle composte da cinque quark, ma finora non erano state ancora scovate. Non che siano mancati i tentativi, ma i risultati delle osservazioni precedenti non erano mai definitivi.

"È stato frustrante e forse anche preoccupante, dopo tutto questo tempo, non riuscire a osservare questa classe di particelle", ha detto Wilkinson valutando le conseguenze della scoperta del suo team, "è la conferma che i quark si legano nel modo previsto da Gell-Mann".

Lo scienziato spera che la scoperta del pentaquark aiuti i fisici a comprendere meglio "l'interazione forte", il principio del Modello Standard che spiega come i quark interagiscono tra loro. "Scoprire questo nuovo tipo di particelle e comprendere il loro comportamento potrebbe dirci di più su queste tematiche" ha detto Wilkinson.

A differenza dei protoni e neuroni, i pentaquark data la loro instabilità non si trovano intorno a noi sulla Terra. Per osservarli, il team del LHCb ha dovuto sfruttare l'immensa potenza del Large Hadron Collider. I loro risultati derivano dai dati scaturiti durante la prima messa in funzione dell'LHC nel 2013, piuttosto che da quella successiva a quasi il doppio dell'energia, perché è necessario molto tempo per analizzarli tutti.

"Ora che sappiamo che queste particelle esistono veramente, potrebbero essercene molte altre che possiamo sperare di incontrare là fuori "

Hanno scoperto il pentaquark grazie al decadimento di altri tipi di particelle durante le collisioni. Inizialmente è stato notato un picco nei dati, possibile indizio della presenza di una nuova particella. Successivamente sono state controllate per sicurezza tutte le distribuzioni in cui sono incappati i tecnici "abbiamo controllato che fossero compatibili con le ipotesi del pentaquark piuttosto che con altre" ha spiegato Wilkinson.

La collaborazione del LHCb, che conta centinaia di scienziati, ha pubblicato uno studio tra le bozze di Arxiv e lo ha sottoposto alla Physical Review of Letters.

In futuro, il gruppo mira a studiare più approffonditamente le proprietà del pentaquark, come si legano i quark tra loro, se lo fanno sempre nella stessa maniera o meno. "Potremmo cercare anche altri pentaquark", ha detto Wilkinson, "ora che sappiamo che queste particelle esistono veramente, potrebbero essercene molte altre che possiamo sperare di incontrare là fuori ".

La scoperta aggiunge un altra tessera al puzzle fisico del Modello Standard, la teoria che descrive le particelle elementari e le interazioni da cui scaturisce la materia.

L'osservazione della particella è stata confermata a partire dai dati raccolti dal primo test con il Large Hadron Collider. Ora che il collisore è tornato in funzione con energie ancora maggiori, i fisici del CERN continuano le ricerche per arrivare a nuove scoperte, forse persino impreviste.


Guarda anche: il nuovo documentario di Mohterboard sull'aggiornamento del Large Hadron Collider e la ricerca di nuove leggi fisiche.