Tre nuove particelle scoperte dal più potente acceleratore del CERN

Il nuovo pentaquark, illustrato come una coppia di adroni standard legati in modo lasco in una struttura simile a una molecola, è composto da un quark charm e un antiquark charm, un quark up, uno down e uno strange/ CERN

Il Large Hadron Collider (LHC), il più grande e potente acceleratore di particelle del CERN di Ginevra, ha osservato tre particelle mai viste prima: si tratta di un nuovo tipo di “pentaquark” e di una coppia di “tetraquark”, ovvero di tre nuove particelle subatomiche, chiamate adroni esotici, che si aggiungono alla crescente lista di particelle trovate dall’LHC nell’ambito della collaborazione internazionale o Large Hadron Collider beauty (LHCb).

La scoperta, che aiuterà i fisici a capire meglio come i quark – particelle elementari costituenti fondamentali della materia – si legano insieme in queste forme composite, è stata annunciata nell’ambito di un seminario del CERN del 5 luglio 2022, confermando l’esistenza di queste specie subatomiche finora solo previste dai modelli teorici.

Il primo tipo, l’adrone esotico pentaquark, è composto da un quark charm e un antiquark charm, un quark up e un quark down, e un quark strange, e rappresenta il primo pentaquark contenente un quark strange, determinato con una significatività statistica di 15 sigma, ben oltre i 5 sigma necessari per rivendicare l’osservazione di una particella nella fisica delle particelle.

I due nuovi tetraquark, illustrati come singole unità di quark strettamente legati. Una delle particelle è composta da un quark charm, uno antiquark strange, un quark up e un antiquark down (a sinistra), e l'altra da un quark charm, un antiquark strange, un antiquark up e un quark down (a destra) / CERN.

La seconda scoperta riguarda una coppia di tetraquark, che include un nuovo tipo di tetraquark, osservata con una significatività statistica rispettivamente di 6,5 sigma e di 8 sigma, e rappresenta la prima coppia di tetraquark mai osservata. Il primo tetraquark, che ha una doppia carica elettrica, è composto da un quark charm, un antiquark strange, un quark up e un antiquark down, è stato scoperto insieme alla sua controparte neutra, formata da un quark charm, un antiquark strange, un antiquark up e un quark down.

“Più analisi eseguiamo, più tipi di adroni esotici troviamo – ha affermato il coordinatore della fisica di LHCb, Niels Tuning in una dichiarazione – . Stiamo assistendo a un periodo di scoperte come quello degli Anni 50, quando si iniziò a osservare uno “zoo di particelle” di adroni che alla fine portò al modello a quark degli adroni convenzionali negli Anni 60. Stiamo creando "zoo di particelle 2.0”.

Trovare nuovi tipi di tetraquark e pentaquark e misurarne le proprietà aiuterà i fisici a capire la loro natura e, in particolare, a comprendere la forza forte che tiene insieme i quark all’interno dei una particella. I ricercatori non sanno ancora se negli adroni esotici, i quark siano legati tutti strettamente insieme, o formino coppie o terne legate in modo lasco come nelle molecole. “Solo il tempo e ulteriori indagini sugli adroni esotici ci diranno se queste particelle sono l’una o l’altra cosa, oppure entrambe” hanno concluso gli studiosi.