I fisici del Large Hadron Collider (LHC) del CERN hanno confermato l’esistenza di una particella rara e pesante contenente due quark charm: una scoperta che chiude un dibattito ventennale sulla sua massa e fa luce sulle forze fondamentali che governano la materia. La nuova particella, denominata Xicc+, è un barione esotico, un tipo di particella composita costruita da quark.
Cosa sono i barioni e perché sono importanti?
I Barioni sono gli elementi costitutivi fondamentali della materia. Le particelle ordinarie come protoni e neutroni rientrano in questa categoria. Ogni barione è costituito da tre quark, disponibili in diversi “sapori”. I protoni, ad esempio, sono costituiti da due quark “up” e un quark “down”. Tuttavia, i quark più pesanti – come i quark charm – possono anche combinarsi per creare barioni, sebbene questi siano intrinsecamente instabili e decadano rapidamente.
La particella Xicc+ è composta da due quark charm e un quark down. La sua esistenza era stata prevista da modelli teorici, ma è notoriamente difficile da individuare a causa della sua durata estremamente breve: meno di un trilionesimo di secondo.
Risoluzione di una discrepanza di lunga data
Questa scoperta non riguarda solo la scoperta di una nuova particella; risolve una discrepanza che risale al 2002. L’esperimento SELEX presso il Fermi National Accelerator Laboratory ha affermato di aver individuato una particella simile ma con una massa significativamente inferiore a quella prevista. L’esperimento LHCb, dopo un aggiornamento per migliorarne la sensibilità, ha ora rilevato lo Xicc+ con una massa coerente con le previsioni teoriche.
“Ora l’abbiamo trovato, ma ha una massa simile a quella del suo partner [Xicc++] che abbiamo trovato qualche anno fa, e non la massa prevista da SELEX,” dice Chris Parkes dell’Università di Manchester.
La significatività statistica della nuova rilevazione supera i 7 sigma, un livello così alto che i fisici sono sicuri che non si tratti di un colpo di fortuna statistico.
Implicazioni per la fisica delle particelle
La scoperta di Xicc+ fornisce informazioni su come la forza nucleare forte lega insieme i quark, soprattutto quelli più pesanti. Gli attuali modelli teorici faticano a prevedere con precisione il comportamento di queste particelle.
Alcuni fisici, come Juan Rojo dell’Università Vrije di Amsterdam, suggeriscono che la scoperta non offre immediatamente rivelazioni rivoluzionarie. Tuttavia, i nuovi dati potrebbero diventare fondamentali per affinare i quadri teorici.
“I dati sono ora in anticipo rispetto alla teoria per questo tipo di particelle”, dice Rojo, “ma potrebbe darsi che tra cinque anni questa misurazione sia in grado di rispondere ad alcune domande teoriche molto importanti.”
La scoperta sottolinea la potenza dei collisori di particelle potenziati come l’LHC, dimostrando che anche dopo decenni di ricerca, la fisica fondamentale riserva ancora sorprese. La particella Xicc+ non è solo una conferma della teoria esistente, ma un catalizzatore per ulteriori esplorazioni nei costituenti più basilari della materia.
