Uno dei rilevatori del Large Hadron Collider ha scoperto una nuova particella, composta da quattro quark incantati. I fisici ritengono che questo sia il primo rappresentante di una classe di particelle non descritta.
La distribuzione bidimensionale (in basso a destra) dei candidati di-J / ψ e le sue proiezioni su M (1) μμ (in basso a sinistra) e M (2) μμ (in alto). Sono presenti quattro componenti perché ogni proiezione è composta dal segnale e dai candidati J / ψJ / ψ di sfondo. Le etichette J / ψ1, 2 e bkg1,2 rappresentano, rispettivamente, i contributi del segnale e del fondo alla distribuzione M (1), (2) μμ.
La collaborazione LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) ha trovato un nuovo tipo di particella di quattro quark che non è mai stato visto prima. La scoperta è stata presentata in un recente seminario al CERN ed è anche descritta in un articolo sul sito di preprint di arXiv. Questa scoperta aiuterà gli scienziati a comprendere i quark, le particelle fondamentali del modello standard dell'Universo.
Di solito si uniscono in gruppi di due (quark - antiquark) o tre per formare protoni e neutroni. Le particelle più grandi sono considerate esotiche, ma gli scienziati hanno da tempo ipotizzato che potessero essere composte da quattro o cinque quark (i cosiddetti tetraquark e pentaquark). Negli ultimi anni, esperimenti al Large Hadron Collider (LHC) hanno confermato l'esistenza di tali adroni. Sono ideali per studiare la forza nucleare forte, una delle quattro forze fondamentali dell'universo che lega insieme protoni, neutroni e nuclei atomici.
"La particella che abbiamo appena scoperto è la prima costituita da quark pesanti dello stesso tipo: due quark incantati e antiquark", afferma il portavoce di LHCb Giovanni Passaleva. "Fino ad ora, LHCb e altri esperimenti hanno registrato solo tetraquark con un massimo di due quark pesanti, e nessuno di loro aveva più di due quark dello stesso tipo."
Per cercare nuovi tetraquark T cccc, il team di LHCb ha calcolato la loro possibile massa e ha studiato i dati ottenuti al rivelatore durante i periodi del primo e del secondo lancio dell'LHC nel 2009-2013 e nel 2015-2018. Ha trovato due picchi di energia nella gamma di 6900 e 6400-6600 megaelettronvolt. Nel tentativo di descrivere i risultati ottenuti, gli scienziati hanno trovato più di cinque deviazioni standard nella gamma di 6200-7400 megaelettronvolt. Questo è sufficiente per annunciare la scoperta di una nuova particella. Inoltre, tali salti corrispondono alla massa T cccc. "Questa particella è unica: un adrone esotico contenente quattro quark invece di due o tre in normali particelle di materia, e il primo contenente quark pesanti", dicono gli scienziati.
Non è ancora chiaro se la nuova particella sia un "vero tetraquark", cioè un sistema di quattro quark strettamente legati, o se sia costituita da due coppie ordinarie. In ogni caso, la nuova particella aiuterà i teorici a testare modelli di cromodinamica quantistica, che descrive la forte interazione delle particelle. Gli autori intendono continuare la ricerca durante il terzo lancio dell'LHCb, nel marzo 2021.
