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Maggio 15, 2021, sabato

La Scoperta dei Tetraquark

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Gli scienziati del CERN hanno annunciato la scoperta dei tetraquark. Si tratta di particelle subatomiche composte da quattro quark, la cui esistenza è stata teorizzata da decenni.

Abbiamo già parlato di particelle elementari, l’affascinante quadretto perfettamente simmetrico le cui combinazioni fino a scale macroscopiche formano la materia così come la conosciamo, stabile e non.

Cos’è un Tetraquark?

I quark sono delle particelle elementari: non sono infatti formati da altre particelle. A differenza dei loro “cugini” leptoni, tra i quali figura il noto elettrone, i quark non sono particelle libere, bensì confinate in strutture nelle quali si combinano formando particelle più grandi,chiamate adroni. Questi *Adroni* loro volta si dividono in mesoni, particelle formate da due quark, e barioni, particelle formate da tre quark.

Se le prime sono meno note al grande pubblico, nella famiglia dei barioni troviamo il protone e il neutrone, costituenti di nuclei ed atomi.

I tetraquark, come dice la parola, sono degli adroni composti da quattro quark la cui esistenza è teorizzata da decenni. Lo studio di queste particelle permette una maggiore comprensione di una delle interazioni fondamentali: la forza nucleare forte. La teoria che studia questa interazione prende un nome molto”colorato”: cromodinamica quantistica.

Un Tetraquark
Illustrazione di un Tetraquark, composto da due charm quark e due charm antiquark, rilevato per la prima volta dalla collaborazione LHCb del CERN . Photo Credit: © 2020 CERN

La Scoperta dei tetraquark

La collaborazione dell’esperimento LHCb, uno dei quattro rivelatori installati lungo l’anello del Large Hadron Collider al CERN di Ginevra, ha annunciato recentemente la scoperta di una particella che potrebbe potenzialmente essere un tetraquark.

Ma come possiamo dire di aver scoperto una nuova particella? In generale quando si cerca qualcosa di nuovo con un determinato rivelatore, si deve essere sicuri di riuscire  a trovare quanto di già conosciuto laddove aspettato  e con le caratteristiche aspettate. Ciò permette di “calibrare” il rivelatore come quando si vuole pesare qualcosa sulla bilancia e prima di metterla sul piatto si azzera  il sistema. Questo perché “sappiamo” che se non c’è nulla sopra, la bilancia deve segnare 0g.

Caccia al tetraquark

La ricerca diretta di particelle, tecnicamente chiamata caccia alla particella, avviene andando a cercare un eccesso “significativo” di eventi  negli stati finali di una determinata interazione. Se state leggendo questo breve pezzo sicuramente ricorderete le reazioni di chimica in cui c’era uno stato iniziale, una freccetta, ed uno stato finale.

In fisica delle alte energie le particelle urtano fra loro o decadono (muoiono) producendo spesso nello stato finale altre particelle che possono a loro volta decadere.

La particella candidata ad essere un tetraquark è formata da due quark charm e due anti quark charm (antimateria del quark charm). Questa può teoricamente decadere in due particelle uguali, due J/Psi. La J/Psi è un mesone formato da un quark charm e un anti quark charm.

Per ragioni che purtroppo non possiamo rendere comprensibili al grande pubblico, andando ad analizzare cosa ha prodotto queste due particelle, i fisici della collaborazione di LHCb hanno trovato un eccesso di eventi, o “bump” come viene tecnicamente chiamato, ad un determinato valore di massa.

Rimane tuttavia ancora da stabilire se questa particella sia effettivamente un tetraquark o uno stato legato di due coppie di quarks (come *due atomi in* una molecola). Attendiamo con grande eccitazione nuovi risultati!!

Articolo per La Scienza Risponde a cura di Emanuele Ripiccini

© RIPRODUZIONE RISERVATA

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