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Che cos’è la particella Xi appena scoperta dal Cern di Ginevra

È un particolare tipo di particella subatomica e potrà aiutarci a comprendere cosa tiene unita la materia e a far luce sulla forza nucleare forte

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Era inseguita da decenni e ora i ricercatori del Cern, il laboratorio europeo di fisica delle particelle di Ginevra, l’hanno finalmente scoperta. Si tratta della particella Xicc++ – o più semplicemente – Xi.

La scoperta è stata annunciata nella conferenza della Società Europea di Fisica di Venezia ed è avvenuta grazie al Large Hadron Collider (Lhc), l’acceleratore di particelle più grande al mondo, situato presso il CERN di Ginevra. La ricerca sarà presto pubblicata sulla rivista scientifica Physical Review Letters. 

Xi è un barione, una particella subatomica composta da tre particella ancora più piccole: i quark – che possono essere definiti come una sorta di “mattoni della materia”. Xi ha proprio la particolarità di essere composta da due quark pesanti.

L’esistenza di Xi era stata già teorizzata nei modelli matematici, ma è stato possibile osservarla solo ora. La massa della particella scoperta è di 3.600 Mev, una massa grande quattro volte la massa di un protone e la sua carica elettrica positiva è doppia rispetto a quella di un protone.

Già 15 anni fa un’osservazione simile, ma meno accurata, era stata fatta dal laboratorio americano Fermilab.

“Trovare una particella con due quark pesanti è di grande interesse perché può fornire uno strumento unico per approfondire la cromodinamica quantistica, la teoria che descrive la forza nucleare forte, una delle quattro interazioni fondamentali della natura”, ha spiegato Giovanni Passaleva dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, che ha coordinato la ricerca.

La particella non esiste normalmente in natura ma è prodotta negli acceleratori o si produce nel momento in cui i raggi cosmici – come i protoni prodotti da una supernova che viaggiano nello spazio – raggiungono l’atmosfera e la colpiscono con tutta la loro energia.

La vita di questa particella è brevissima: circa un millesimo di miliardesimo di secondo, per poi decadere in particelle più leggere.

La materia che ci circonda è generalmente composta da barioni, formati da tre quark, come i protoni e i neutroni. La particella appena scoperta, che appartiene anche alla famiglia dei barioni, è formata invece da due quark pesanti (detti anche quark charm) e un quark up.

Il prossimo passaggio, secondo quanto spiegato da Passaleva, è trovare le particelle il cui terzo quark è un quark down o strange. I quark sono di sei tipi (o “sapori”): la prima generazione è composta dai quark up e down; la seconda include il quark charm e il quark strange; della terza fanno parte il quark top e il quark bottom.

L’importanza di questa ricerca sta nel fatto che da ora potrebbero aprirsi nuovi scenari nello studio della materia e nel comprendere cos’è che la tiene unita. Una nuova conquista per capire come si comportano le forze che agiscono nel mondo dell’infinitamente piccolo.

Questo ambito di ricerca fu avviato nel 1963 fa dal fisico Nicola Cabibbo che con il teorema che porta il suo nome – l’Angolo di Cabibbo – gettò le basi per comprendere come i mattoni della materia, i quark, si mescolano dando origine alle particelle elementari.