Fisica delle Particelle | Dall’esperimento LHCb del CERN nuovi indizi sulla differenza tra materia e antimateria. Anche Unife nel team della scoperta

È stata presentata lo scorso 24 marzo (2025, ndr) la prima osservazione di violazione della simmetria materia-antimateria nei decadimenti di barioni, parenti del protone e del neutrone, il tipo di particelle che compongono la materia che ci circonda.

Il risultato si inserisce nella cornice degli studi sulla asimmetria materia-antimateria svolti presso l’acceleratore Large Hadron Collider (LHC) del CERN di Ginevra e a cui collaborano anche l’Università di Ferrara e la Sezione di Ferrara dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) con un gruppo di 16 persone tra fisici, ricercatrici, ricercatori e tecnologi afferenti all’esperimento LHC beauty (LHCb).

“Si tratta di un risultato importante poiché, nonostante numerose ricerche sperimentali durate decine di anni, fino ad ora questo fenomeno era stato osservato nei decadimenti di altre particelle, ma mai nei decadimenti dei barioni, che costituiscono la materia visibile dell'universo” commenta Massimiliano Fiorini, Professore del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra e team leader del gruppo di Ferrara per l'esperimento LHCb al CERN di Ginevra.

 "L’esperimento LHCb ha ora misurato un valore statisticamente significativo e consistente con le predizioni del Modello Standard delle particelle elementari. Un risultato che, sebbene atteso, introduce un nuovo tassello fondamentale nella comprensione dell’universo e apre la strada a nuove ricerche volte a risolvere l’enigma della sparizione dell’antimateria, che LHCb potrà effettuare con ancora più precisione nel prossimo futuro” continua Fiorini.

L’asimmetria materia-antimateria: uno dei più grandi misteri della scienza

“Materia e antimateria sono state prodotte in egual misura durante il Big Bang, ma l’universo che oggi osserviamo è composto solo da particelle di materia. Il motivo della quasi totale assenza di antimateria, definita asimmetria materia-antimateria, è uno dei più grandi misteri della fisica e della scienza in generale” spiega Massimiliano Fiorini, che precisa: “l’esperimento LHCb presso l’acceleratore Large Hadron Collider del CERN di Ginevra è proprio dedicato allo studio di queste asimmetrie tra materia e antimateria, in particolare tramite le ricerche di un fenomeno chiamato violazione della simmetria CP”.

Sviluppo e costruzione dei rilevatori di particelle: il ruolo di Unife

Il team Unife e dell’INFN di Ferrara ha avuto un ruolo importante nella costruzione del rivelatore dei muoni ed è stato centrale nello sviluppo, costruzione e operazione del nuovo rivelatore di luce Cherenkov che ha iniziato a prendere dati nel 2022.

Oltre alla costruzione di rivelatori fondamentali per l’esperimento, il gruppo ferrarese si occupa di effettuare ricerca e sviluppo di rivelatori di fotoni innovativi, della selezione e analisi dati, di sviluppo di sistemi di calcolo e gestione dei dati.

“Il nostro gruppo ha lavorato con passione in un ambiente internazionale altamente competitivo, ha aumentato il proprio bagaglio di esperienza e conoscenza e ha avuto modo di farsi apprezzare per le sue qualità” sottolinea il Professor Fiorini.

Il professor Massimiliano Fiorini del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra di Unife

Alla collaborazione LHCb il Premio “2025 Breakthrough” in Fisica delle Particelle

Alle ricercatrici e ai ricercatori che fanno parte della collaborazione internazionale Large Hadron Collider beauty (LHCb) presso il CERN è stato recentemente assegnato (7 aprile 2025, ndr) il prestigioso premio “2025 Breakthrough Prize in Fundamental Physics”.

Si legge nella motivazione: “Per le misurazioni dettagliate delle proprietà del bosone di Higgs che confermano il meccanismo di rottura della simmetria nella generazione di massa, per la scoperta di nuove particelle fortemente interagenti, lo studio di processi rari e dell'asimmetria materia-antimateria, e l'esplorazione della natura alle distanze più brevi e nelle condizioni più estreme”.

A nome dell’intera collaborazione, il premio è stato ritirato da Vincenzo Vagnoni dell’INFN di Bologna, portavoce della collaborazione dal 2023 al 2026. I 500.000 dollari (dei 3 milioni di dollari del premio che coinvolge anche gli altri esperimenti ALICE, ATLAS e CMS presso LHC) assegnati a LHCb sono stati donati alla CERN & Society Foundation per borse di studio a studenti di dottorato degli istituti partner, per trascorrere periodi di ricerca al CERN. 

Per saperne di più

L’articolo “Observation of charge-parity symmetry breaking in baryon decays” è stato pubblicato sulla arXiv il 21 marzo 2025

Il gruppo di Ferrara che partecipa agli esperimenti dell’LHCb è costituito da Mirco Andreotti, Wander Baldini, Nicolò Biesuz, Concezio Bozzi, Roberto Calabrese, Lorenzo Capriotti, Giovanni Cavallero, Angelo Cotta Ramusino, Massimiliano Fiorini, Edoardo Franzoso, Marco Guarise, Eleonora Luppi, Luciano Pappalardo, Alessandro Saputi, Luca Tomassetti e Stefania Vecchi. Completano il gruppo tecnici dell’università e dell’INFN e giovani laureande/i e dottorande/i, tra cui Matteo Argenton, Anna Balboni, Riccardo Bolzonella, Viola Cavallini e Gabriele Romolini.

Materiali utili

• Comunicato stampa del CERN
• Comunicato stampa INFN 
• Pagina web dell’esperimento LHCb
• Presentazione alla conferenza “Recontres de Moriond”
• Premio “2025 Breakthrough” in Fisica delle Particelle

A cura di CHIARA FAZIO