Primo passo verso la scoperta di un nuovo stato della materia?

Dopo quasi sei mesi di operazioni, gli esperimenti all’LHC, il più potente acceleratore di particelle del mondo, cominciano a trovare tracce di effetti nuovi e potenzialmente interessanti che, se confermati nei prossimi mesi, potrebbero esse un primo passo verso la comprensione dei momenti immediatamente successivi al Big Bang

CRONACA – Cern, Ginevra – Nei risultati annunciati oggi dalla collaborazione CMS (Compact Muon Solenoid), sono state osservate delle correlazioni angolari anomale nelle particelle prodotte dalle collisioni protone-protone a 7 TeV (milioni di miliardi di elettronvolt). Si è visto infatti che in un tipo particolare di eventi (detti ad alta molteplicità, cioè eventi in cui si producono più di cento particelle cariche), alcuni gruppi di particelle si propagano in direzioni inusuali come se rimanesse traccia di una qualche loro associazione nel punto della collisione.

L’articolo in cui sono esposti i nuovi risultati, inviato al Journal of High Energy Physics il 22 settembre, è stato accettato per la pubblicazione il 23, dopo un solo giorno (la pubblicazione materiale avverrà a brevissimo, per ora potete leggere la copia su arxiv). Un tempo brevissimo, se paragonato a quelli  soliti per i processi di peer-reviewing, e che la dice lunga sull’importanza e sulla qualità dei dati ottenuti.

“Martedì scorso abbiamo esposto alla comunità dei fisici le nostre osservazioni, e in pochissimo tempo ci sono arrivate decine di mail di colleghi che suggeriscono nuove interpretazioni del fenomeno, o nuovi test da effettuare”, dichiara dal Cern di Ginevra il portavoce di CMS, l’italiano Guido Tonelli. “Fino ad ora  ci siamo limitati a controllare la solidità e la coerenza della nostra ossservazione. Ora si apre una fase nuova; per capire la dinamica del meccanismo alla base delle correlazioni angolari anomale dovremo raccogliere altri dati e mettere a punto una serie di nuove verifiche”.

È la prima volta che un effetto simile è osservato in urti protone-protone e, sebbene non ci sia ancora una spiegazione definitiva, le correlazioni ottenute sembrano simili  a quelle trovate in esperimenti con ioni pesanti al National Laboratory di Brookhaven negli Stati Uniti. Quei risultati suggerirono la formazione di materia nucleare molto calda e densa, uno stato di plasma di quark e gluoni, uno dei primi stati della materia generata dal Big Bang. “A Brookhaven hanno fatto collidere ioni pesanti, molto più complessi rispetto ai protoni che usiamo in LHC, ed è suggestivo che in due situazioni così diverse si producano risultati simili: ciò potrebbe indicare che alla base del meccanismo c’è qualcosa di fondamentale ma la spiegazione potrebbe essere anche molto piu’ semplice. C’è da dire che le collisioni protone-protone, essendo meno complicate di quelle con ioni pesanti, rendono probabilmente LHC un laboratorio migliore per studiare il fenomeno e capirne l’origine”, precisa Tonelli.

“Le correlazioni anomale che abbiamo trovato non erano previste così chiaramente dalla teoria come, per esempio, e’ il caso del bosone di Higgs; era comunque una delle ipotesi da verificare, ma e’ stata una sorpresa riscontrarla nei dati”, conclude Tonelli. L’aumento d’intensità dei fasci di LHC nei prossimi mesi genererà almeno cento volte più eventi con cui studiare questo fenomeno in dettaglio e capire il meccanismo che lo determina; inoltre, si cominceranno a effettuare collisioni con ioni piombo. Se lo stesso effetto si dovesse riprodurre anche con questi ioni, si prospetterebbero orizzonti interessanti, che potrebbero aprire le porte a quella nuova fisica che tutta la comunità dei fisici si augura di poter scoprire grazie a LHC.

Observation of Long-Range, Near-Side Angular Correlations in Proton-Proton Collisions at the LHC“, V. Khachatryan, A. M. Sirunyan, A. Tumasyan, W. Adam, T. Bergauer, M. Dragicevic, J. Erö, C. Fabjan and M. Friedl, et al. Journal of High Energy Physics, Volume 2010, Number 9, 1-38, DOI: 10.1007/JHEP09(2010)091

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