La Stampa 7.7.17
La “Particella Xi”
Ecco che cosa unisce la materia
Inseguita
da anni, l’ha trovata il Cern grazie al Large Hadron Collider Servirà
per capire una delle forze fondamentali della natura
di Piero Bianucci
L’anagrafe
del mondo subnucleare registra una nuova particella, annunciata ieri a
Venezia in apertura del convegno della Società Europea di Fisica. Si
chiama Xi ed è esotica rispetto alla materia di cui siamo fatti. Mentre
tutto il mondo che conosciamo è costruito con due tipi di quark leggeri,
Up e Down, la particella Xi è costituita da due quark più pesanti,
chiamati Charm, e da uno «normale», un quark Up. La cosa eccitante per i
fisici è che mai finora due quark Charm erano stati osservati insieme.
Singolare è anche l’assetto delle tre particelle che formano la Xi: i
due quark Charm stanno al centro come un minuscolo sole e il quark Up
gira loro intorno come un pianeta.
Nell’insieme, Xi è una
particella alquanto massiccia. Pesa 3,6 GeV, cioè quasi 4 volte un
protone. Ora i fisici cercheranno di produrre un grande numero di Xi per
osservarne il comportamento e comprendere meglio i meccanismi
dell’interazione forte, cioè la forza che regola i rapporti tra adroni,
nome collettivo che si dà alle particelle pesanti. E poiché
l’estremamente piccolo e l’estremamente grande dipendono strettamente
l’uno dall’altro, alla fine potrà uscirne una migliore conoscenza
dell’evoluzione stessa dell’universo.
La scoperta di Xi è
interessante ma non rivoluzionaria. Anzi, l’esistenza di questa
particella era prevista dalla teoria del Modello Standard e c’erano già
indizi della sua esistenza. Non siamo dunque di fronte a una nuova
fisica ma piuttosto a una conferma. L’importanza di Xi sta nelle
possibilità di indagine che apre ad una sempre più robusta definizione
del Modello.
L’osservazione di Xi è frutto di uno dei grandi
esperimenti distribuiti lungo il gigantesco collider LHC del Cern di
Ginevra, un anello di magneti superconduttori lungo 27 chilometri nel
quale vengono fatti scontrare protoni che corrono in direzioni opposte a
una velocità vicina a quella della luce. L’energia delle collisioni è
la massima mai raggiunta in un laboratorio: LHC lavora a 14 TeV, cioè
14mila miliardi di elettronvolt. Per farsi un’idea di che cosa
significa, l’energia in gioco nella vita quotidiana, per esempio quella
dei fotoni della luce solare, è dell’ordine di un elettronvolt. A 14 TeV
si ricreano le condizioni di energia che esistevano nell’universo
miliardesimi di secondo dopo il big bang, un miscuglio di quark,
elettroni, neutrini.
I quark previsti dal Modello Standard sono
sei: l’ultimo, il quark Top, è stato trovato al Fermilab di Chicago nel
1995. I sei quark possono combinarsi in vari modi, alcuni consentiti e
altri proibiti dalle leggi della fisica. Nel mondo ordinario, i nuclei
atomici sono costituiti da protoni e neutroni, i quali a loro volta sono
combinazioni di quark Up e Down. Solo in un mondo super-energetico
compaiono gli altri quattro tipi di quark, le cui combinazioni sono in
parte da esplorare. Xi è un passo in questa direzione. Non cambia niente
nella nostra vita, non ci sono applicazioni immaginabili. Quello che è
si è ottenuto è tassello di conoscenza pura. Il piacere della scoperta
per la scoperta.
L’esperimento che ha rivelato Xi è noto tra i
fisici come LHCb ed è pensato per indagare su violazioni della simmetria
nelle particelle elementari, in particolare la simmetria di carica
elettrica e destra/sinistra. Una terza simmetria è quella rispetto al
tempo. Nella maggioranza dei casi le simmetrie sono rispettate. Ma sono
le rare violazioni ad essere interessanti: si ritiene che una di queste
violazioni abbia prodotto la scomparsa dell’antimateria e quindi
l’universo che ora ci ospita.
