Assomiglia al protone, ma pesa 4 volte di più. Si tratta di una nuova particella recentemente scoperta dagli scienziati del laboratorio di fisica nucleare Cern, a Ginevra, e appena presentata all’annuale conferenza Rencontres de Moriond. Osservata grazie all’esperimento LHcb presso l'acceleratore Large Hadron Collider (Lhc) e chiamata Xi_cc+, la nuova particella è composta da due quark charm e un quark down. Ha, quindi, una struttura simile a quella del protone, ma è quattro volte più pesante, poiché invece di avere avere i due quark up del protone, presenta appunto due quark charm che ne quadruplicano la massa.I quarkLe particelle come quella appena scoperta sono formare dai quark. Questi, come ricordano dal Cern, sono i mattoni fondamentali della materia, si differenziano in up, down, charm, strange, top e bottom, e si combinano in gruppi per formare mesoni e barioni, anche noti come adroni. Tuttavia, la maggior parte di questi è instabile e di breve durata, rendendo quindi la loro osservazione molto complessa: per produrli, infatti, è necessario far collidere particelle ad alta energia in una macchina come il Large Hadron Collider. “Questi adroni instabili decadono rapidamente, ma le particelle più stabili che vengono prodotte a seguito di questo decadimento possono essere rilevate e, di conseguenza, è possibile dedurre le proprietà della particella originale”, ricordano gli esperti.La nuova particellaLa nuova particella è l’ottantesimo nuovo adrone scoperto con questo approccio e il primo dopo che il rilevatore di Lhcb è stato aggiornato e potenziato. “Questa è la prima nuova particella identificata dopo gli interventi di miglioramento sul rivelatore Lhcb completati nel 2023”, ha commentato Vincenzo Vagnoni, ricercatore dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) che guida la collaborazione scientifica Lhcb. “Questa osservazione potrà contribuire a verificare i modelli teorici della cromodinamica quantistica, la teoria che descrive la forza forte che lega i quark non solo negli adroni ordinari, ma anche in adroni più esotici come tetraquark e pentaquark”. Stiamo aprendo, in sostanza, una nuova finestra su una forma di materia molto insolita. “Con il rivelatore Lhcb aggiornato, le cui prestazioni migliorate hanno aumentato significativamente la nostra sensibilità ai decadimenti adronici, è davvero l’inizio di una nuova era per questi studi”, ha aggiunto Ao Xu, ricercatore cinese della Scuola Normale Superiore associato all’Infn.La scopertaCome vi abbiamo raccontato, nel 2017 l’esperimento Lhcb aveva annunciato la scoperta di una particella molto simile a quella appena scoperta, composta da due quark charm e un quark up. Quest'ultimo, infatti, è l'unica differenza rispetto alla nuova particella, che al suo posto presenta un quark down. Nonostante la somiglianza, ricordano dall'Infn, la nuova particella ha una vita media fino a 6 volte più breve rispetto a quella del 2017, a causa di complessi effetti quantistici. E ciò rende la sua osservazione ancora più difficile. La collaborazione Lhcb è così riuscita a osservare la nuova particella con una significatività statistica di 7 sigma, ben al di sopra della soglia di 5 sigma necessaria per rivendicare una scoperta. “I gruppi dell’Infn, che rappresentano quasi un quinto dell’intera collaborazione LHCb, hanno svolto un ruolo decisivo nel potenziamento del rivelatore, in particolare del tracciatore Upstream Tracker (UT), del rivelatore Ring Imaging Cherenkov (RICH) e del rivelatore di muoni, oltre che nella raccolta e analisi dei dati che hanno portato a questo nuovo risultato”, ha commentato Giovanni Punzi, coordinatore nazionale dell’Infn in Lhcb, sottolineando come questo risultato motivi “a proseguire nel nuovo potenziamento di Lhcb attualmente in progetto, che porterà a un ulteriore aumento di intensità di un altro fattore 5, e che sarà realizzato anche questo con una cruciale partecipazione dell’Infn".