Fisica | Scoperta al CERN una nuova particella simile al protone. Nel team anche il gruppo Unife e INFN Ferrara

Una nuova particella subatomica simile al protone, ma molto più pesante e rarissima, è stata osservata al CERN dalla collaborazione internazionale dell’esperimento LHCb. Si chiama Ξcc⁺ (Xi_cc+) e appartiene alla famiglia dei barioni, particelle composte da tre quark: nel suo caso, due quark charm e un quark down.

Al risultato hanno contribuito anche ricercatrici e ricercatori dell’Università di Ferrara e della sezione di Ferrara dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, coinvolti nello sviluppo dei rivelatori, nelle operazioni sperimentali e nelle attività di analisi dei dati di LHCb.

Un risultato reso possibile dall’upgrade di LHCb

La scoperta rappresenta uno dei primi grandi risultati scientifici resi possibili dall’upgrade dell’esperimento, che ha aumentato in modo significativo la capacità di acquisizione dei dati e la sensibilità del rivelatore, rendendo osservabili fenomeni estremamente rari.

“La Ξcc⁺ è una particella molto interessante perché ha una struttura analoga a quella del protone, ma contiene due quark charm, molto più pesanti dei quark che costituiscono la materia ordinaria”, spiega Massimiliano Fiorini, Professore del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra di Unife. “Studiare stati di questo tipo permette di mettere alla prova con grande precisione la cromodinamica quantistica, la teoria che descrive la forza forte e il modo in cui i quark si legano per formare la materia”.

L'immagine mostra una rappresentazione artistica della particella Xi_cc+

Il ruolo decisivo dei rivelatori Cherenkov e di Unife

Un ruolo fondamentale nell’osservazione della nuova particella è stato svolto dai rivelatori Cherenkov di LHCb, i cosiddetti RICH, che consentono di identificare con alta precisione le particelle prodotte nel decadimento.

“Quando si cercano particelle così rare, non basta produrle: bisogna saper riconoscere in modo affidabile le particelle in cui decadono e separare il segnale dal fondo”, sottolinea Giovanni Cavallero, responsabile locale dell’esperimento per INFN Ferrara. “In questa analisi i rivelatori Cherenkov sono stati decisivi, perché permettono di distinguere protoni, kaoni e pioni con grande accuratezza. Su questi sistemi il gruppo ferrarese ha dato e continua a dare un contributo diretto sia nello sviluppo e nelle operazioni sia nell’analisi dei dati”.

Il gruppo di Ferrara partecipa infatti da anni alle attività di LHCb con competenze che spaziano dai sistemi di identificazione delle particelle al sistema a muoni, dalla raccolta e gestione della grande quantità di dati, fino agli studi di spettroscopia adronica, il settore nel quale si colloca anche il risultato sulla Ξcc⁺.

Comprendere meglio particelle di questo tipo significa approfondire i meccanismi con cui la forza forte tiene insieme i quark all’interno degli adroni e verificare in modo sempre più accurato le previsioni del Modello Standard della fisica delle particelle.

Il gruppo ferrarese è costituito da fisici dell’Università di Ferrara: Roberto Calabrese, Massimiliano Fiorini, Edoardo Franzoso, Marco Guarise, Eleonora Luppi, Luciano Pappalardo e Luca Tomassetti e da ricercatrici, ricercatori e tecnologi della sezione di Ferrara dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare: Mirco Andreotti, Wander Baldini, Concezio Bozzi, Giovanni Cavallero, Angelo Cotta Ramusino e Stefania Vecchi.  Completano il gruppo tecnici dell’Università e dell’INFN e giovani laureandi, dottorandi e post-docs.

Per saperne di più

La notizia è stata riportata su numerosi canali ufficiali e siti d'informazione:

• CERN: LHCb scopre una nuova particella simile al protone, ma molto più pesante e rarissima (sito INFN)
• LHCb Collaboration discovers new proton-like particle (sito INFN)
• Scoperta al Cern una nuova particella parente del protone (Ansa)
• Scoperta al Cern di Ginevra una nuova particella, fa luce sulla materia (Sole24Ore)

A cura di Chiara Fazio