Fisica nucleare: è la volta dei tetraquark.

Solo alcuni mesi fa era stata annunciata da parte di un team di ricercatori dell’LHC del CERN di Ginevra la scoperta di una particella subatomica costituita da 5 quark, di cui vi abbiamo parlato nel nostro precedente articolo “Annunciata la scoperta dei pentaquark!

Ma la ricerca nel campo della fisica nucleare non si ferma: è stata scoperta una nuova particella subatomica, un tetraquark.
La particella, chiamata X(5568) (la lettera X indica la provvisorietà del nome, mentre il numero rappresenta la massa in MeV della risonanza), è stata scoperta grazie all’acceleratore di particelle Tevatron del Fermilab, facente parte del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. Ha una massa di circa sei protoni e ciò che lo rende speciale è il fatto che rappresenta il primo tetraquark formato da quattro diversi tipi (sapori) di quark, ovvero da Up, Down, Strange e Bottom.
Questa non è la prima volta che i fisici hanno rilevato stati esotici, ma i candidati precedentemente osservati contenevano un quark e un antiquark dello stesso sapore.

Ricapitolando, ci sono sei sapori di quark: Up e Down (quark di prima generazione, che costituiscono i protoni e neutroni), Charm e Strange (quark di seconda generazione), e Top e Bottom (quark di terza generazione). Ognuno di loro ha una propria antimateria equivalente, e le combinazioni di queste 12 particelle fondamentali danno luogo a centinaia di nuove particelle.
I quark Up e Down, gli unici ad esistere spontaneamente in natura, si combinano tra loro in gruppi di tre costituendo i cosiddetti barioni, che comprendono i protoni e i neutroni, e in coppie quark-antiquark a formare i mesoni; barioni e mesoni formano la famiglia degli adroni.
Esistono però gli androni esotici che non hanno lo stesso contenuto di quark degli androni normali: per esempio, i barioni esotici hanno più di tre quark, mentre i mesoni esotici non hanno un quark e un antiquark come i mesoni classici.

La particella è stata trovata dal gruppo internazionale DZERO. Lo studio ha esaminato i dati ottenuti al collisore Tevatron nel corso di quasi dieci anni, dal 2002 al 2011, prima del suo spegnimento.
“In un primo momento, non credevamo fosse una nuova particella”, ha detto il portavoce del DZERO, Dmitri Denisov. “Solo dopo aver effettuato più controlli incrociati, abbiamo iniziato a credere che il segnale non poteva essere spiegato con processi noti e ciò ha rappresentato la prova dell’esistenza di una nuova particella”.

“Lo step successivo sarà quello di capire come i quattro quark sono tenuti insieme …”, afferma Paul Grannis, un altro portavoce di DZERO, “… Potrebbero essere tutti appallottolati  insieme o potrebbero essere legati a coppie che ruotano ad una certa distanza l’una dall’altra.”

Capire come sono legati e come si comportano potrebbe fornire nuove conoscenze sulle forze di legame che tengono uniti quark e antiquark: quello che ci si aspetta è scoprire, grazie alle energie sempre più grandi utilizzate negli acceleratori di particelle, un numero crescente di configurazioni e che questo permetta di avere un quadro sempre più preciso delle forze che regolano l’affascinante mondo dell’infinitamente piccolo.

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