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Cern scopre particella chiave che fa da 'collante' dell'universo

Cosa tiene unita la materia? Come funziona la "forza forte", una delle quattro forze fondamentali della natura, che agisce a livello di particelle subatomiche e di fatto fa da "collante" all'universo? Un passaggio chiave nello studio di questi temi arriva dall'annuncio della scoperta, da parte del Cern, della finora inafferrabile particella Xi, una "superparticella" contenente due quark pesanti, osservati insieme per la prima volta. E' proprio la forza che riesce a tenere insieme due pesi massimi in un'unica particella che ora potra' essere analizzata per scoprirne i segreti. La storica scoperta, presentata a Venezia alla Conferenza della European Physical Society, parla anche italiano: l'esperimento si e' tenuto con il Large Hadron Collider (LHC) del Cern, l'acceleratore piu' potente del mondo, e in particolare tramite uno dei suoi quattro rilevatori, LHCb, coordinato dal fisico Giovanni Passaleva dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

La particella contiene due quark charm e un quark up. L'esistenza di questa particella della famiglia dei barioni era stata gia' ipotizzata dalle teorie attuali, ma i fisici sono stati alla ricerca di questi barioni con due quark pesanti per molti anni. La massa della particella e' di circa 3621 MeV, quasi quattro volte piu' pesante del barione piu' familiare, il protone, una proprieta' che deriva dal fatto che contiene due quark charm, che sono appunto quark pesanti. E' la prima volta che questa particella viene individuata con certezza. La maggior parte della materia che vediamo intorno a noi e' costituita da barioni, particelle comuni composte di tre quark: i piu' noti sono i protoni e i neutroni. Ma esistono sei tipi di quark, che in teoria si possono combinare in molti modi diversi per formare altri tipi di barioni. Solo che tutti i barioni finora osservati contenevano, al massimo, un solo quark pesante.

"Trovare un barione con due quark pesanti e' di grande interesse perche' puo' fornire uno strumento unico per approfondire la cromodinamica quantistica, la teoria che descrive l'interazione forte, una delle quattro forze fondamentali", spiega Passaleva. "Queste particelle contribuiranno cosi' a migliorare il potere predittivo delle nostre teorie". "In contrasto con gli altri barioni finora noti, in cui i tre quark eseguono una elaborata danza l'uno attorno all'altro, ci aspettiamo che il barione con due quark pesanti agisca come un sistema planetario, dove i due quark pesanti giocano il ruolo di stelle che orbitano l'una attorno all'altra, mentre il quark piu' leggero orbita intorno a questo sistema binario", ha aggiunto Guy Wilkinson, ex-coordinatore della collaborazione. Quindi, misurare le proprieta' di questo barione contribuira' a stabilire come si comporta un sistema di due quark pesanti e un quark leggero. Importanti osservazioni possono essere ottenute misurando con precisione i meccanismi di produzione e di decadimento e la durata di vita di questa nuova particella. 

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