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Spazio

Scoperta al Cern la particella Xi: perché è importante

Nell’acceleratore più grande del mondo trovata per la prima volta la particella che aiuterà a rivelare i segreti della materia

L’hanno “inseguita” per decenni e finalmente ieri, durante la conferenza della Società Europea di Fisica in corso a Venezia, è stata annunciata la prova della sua esistenza: al Large Hadron Collider (LHC), l’acceleratore più grande del mondo situato nei pressi di Ginevra, è stata rilevata per la prima volta la particella Xi.

Una scoperta attesa da tempo, perché la Xi era già stata teorizzata dai fisici (ma mai osservata in natura) per completare il catalogo delle particelle che costituiscono la materia di cui siamo fatti, secondo la teoria nota come “modello standard”.

Infatti questa particella è davvero molto sfuggente: la sua vita media dura meno di un millesimo di miliardesimo di secondo, poi si trasforma in altre particelle.

Sulla Terra si produce, ad esempio, quando raggi cosmici ad alta energia, come fasci di protoni prodotti da un’esplosione stellare nello spazio, raggiungono e colpiscono la nostra atmosfera.

Ma, proprio per la sua durata effimera, è praticamente impossibile rilevarla nell’atmosfera. Ecco perché è stato approntato un esperimento apposta nell’acceleratore LHC per crearla “artificialmente” dallo scontro di altre particelle.

E l’impresa ha avuto successo: i risultati saranno pubblicati sulla rivista Physical Review Letters, dove saranno descritti anche i dettagli dell’esperimento che ha permesso di individuarla.

Che cos’è la particella Xi

Fa parte della famiglia di particelle dei barioni, la stessa che comprende protoni e neutroni (i costituenti dei nuclei atomici), ma è più pesante di loro di quasi quattro volte. Ha inoltre una carica elettrica positiva doppia rispetto al protone.

I barioni costituiscono la maggior parte della materia visibile e sono a loro volta formati da tre quark, particelle elementari considerati “i mattoni della materia”.

Tuttavia, a differenza di protoni e neutroni, la Xi contiene due quark “pesanti” e uno leggero, caratteristica che la distingue dagli altri barioni finora noti, poiché questi hanno solo un quark con massa più grande degli altri due.

Un microscopico sistema planetario

Proprio questa proprietà fa supporre ai fisici che all’interno della particella Xi i quark pesanti si comportino come succede nel cosmo in un sistema di stelle doppie, che girano l’una attorno all’atra, mentre il quark con massa minore agirebbe come un pianeta che orbita attorno a questo sistema planetario miniaturizzato.

Nelle altre particelle, invece, i quark si muovono in moto caotico girando a turno l’uno intorno all’altro. Dalla danza “ordinata” all’interno della Xi si possono ricavare informazioni fondamentali per capire le dinamiche della forza che tiene uniti i nuclei atomici, la cosiddetta interazione forte.

Nuovi indizi per comprendere cosa tiene unita la materia

L’interazione forte è una delle quattro forze fondamentali della natura (le altre sono la gravità, la forza elettromagnetica e l’interazione debole, legata anch’essa alle particelle atomiche e subatomiche).

Agisce su neutroni e protoni per formare i nuclei degli atomi, ma anche all’interno di loro stessi, per legare tra loro i quark che li costituiscono.

La particella responsabile dell’unione dei quark, e che fa quindi da mediatore dell’interazione forte, è detta gluone (in inglese glue significa colla).

“Trovare un barione con due quark pesanti, come la particella Xi, è di enorme interesse perché può fornire uno strumento unico per approfondire lo studio della 'colla' della materia” ha dichiarato Guy Wilkinson, coordinatore dell’esperimento all’LHC.

La scoperta della particella consente allora di scrutare a fondo le caratteristiche della interazione forte, che ha un raggio d’azione cortissimo, della lunghezza appunto dei nuclei degli atomi, ed è “la chiave per scoprire i segreti dell’infinitamente piccolo”.


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