Osservato il primo segnale coerente con i pentaquark
È stato possibile grazie alla mole di dati raccolti da LHC. Una scoperta "gradita ma non inattesa"
SCOPERTE – Bisogna premettere che l’articolo in questione non è stato ancora sottoposto a peer review, ma secondo quanto si apprende questo nuovo risultato ottenuto grazie a LHC, al CERN, è di quelli da prima pagina. Si direbbe infatti che si tratta della scoperta di una nuova particella, ma c’è di più: il pentaquark rappresenta una rivoluzione del modo di pensare alla struttura subatomica. Quella ormai tradizionale dei barioni, che prevedono tre quark (i protoni e i neutroni per esempio sono dei barioni), e dei mesoni, che invece ne prevedono due, un quark e un antiquark. “Il pentaquark – ha spiegato Alessandro Cardini, responsabile dell’esperimento LHCb per l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare INFN – è un nuovo modo in cui i quark, che rappresentano i costituenti fondamentali di neutroni e protoni, possono combinarsi tra loro, in uno schema mai osservato prima in oltre cinquant’anni di ricerche sperimentali.”
I pentaquark infatti erano una delle possibili particelle la cui previsione risultava come conseguenza del modello di Murray Gell-Mann, Nobel per la fisica nel 1969 proprio per la teoria dei barioni e dei mesoni.
Il modello di Gell-Mann prevedeva infatti anche strutture come il pentaquark, composto da quattro quark e un antiquark, ma fino a oggi non si era andati oltre l’ipotesi.
Il punto forte di questo studio è l’enorme volume di dati statistici su cui si basa. Tramite LCH i ricercatori hanno analizzato il decadimento di un barione in altre tre particelle: una J/ψ (J-psi), un protone e un kaone carico. Quello che è stato osservato sono stati di aggregazione della materia spiegabili solo con stati di pentaquark. “Più precisamente gli stati devono essere formati da due quark up, un quark down, un quark charm e un anti-quark charm”, spiega il fisico della collaborazione internazionale LHCb Tomasz Skwarnicki, della Syracuse University negli Stati Uniti, che ha condotto lo studio.
Al momento i risultati sono stati pubblicati sul sito open access arXiv.org, ma lo studio ed è stato sottomesso per la pubblicazione alla rivista Physical Review Letters.
“La scoperta della collaborazione LHCb, di uno stato composto da cinque quark, se sarà confermata, arriva gradita, ma non inattesa”, commenta Luciano Maiani, fisico teorico fra coloro che hanno maggiormente contribuito agli studi sui quark. “L’idea che alcuni mesoni, osservati a partire dal 2003 e non interpretabili nello schema tradizionale, fossero tetraquark, formati da una coppia di quark pesanti e una di quark leggeri, è stata avanzata nel 2005 dal nostro gruppo e approfondita negli anni successivi, tra gli altri da Steven Weinberg e da Stan Brodsky. I pentaquark osservati sono di questo tipo: decadono in un mesone charm-anticharm e in un protone, quindi devono contenere, in aggiunta, due quark up e un quark down. L’esistenza dei pentaquark è una logica conseguenza dell’esistenza dei tetraquark”.
“Ci attende adesso l’esplorazione di un nuovo mondo di particelle, al CERN e ai collisori elettrone-positrone in Giappone e in Cina” conclude Maiani. “Speriamo di trovare nei pentaquark quella pistola fumante che convinca anche gli scettici dell’esistenza di una nuova serie di particelle subnucleari, che ci daranno informazioni cruciali sulle, ancora misteriose, interazioni forti”.
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Crediti immagine: INFN
