Il Large Hadron Collider (LHC), un enorme acceleratore di particelle, continua a spingere i confini della scienza e, in recenti esperimenti con la sua partecipazione, gli scienziati hanno scoperto qualcosa che potrebbe essere la prima potenziale prova dell'esistenza di una quasiparticella subatomica, chiamata odderon, che fino ad allora esisteva solo in teoria. … I risultati ottenuti riguardano gli adroni, una famiglia di particelle elementari, che comprende protoni e neutroni, che sono composti da quark "incollati insieme" con gluoni.
Nei loro esperimenti con l'LHC, gli scienziati hanno utilizzato una speciale modalità di funzionamento dell'acceleratore, in cui i protoni in collisione rimangono intatti, invece di essere distrutti, generando intere piogge di particelle secondarie. In precedenza, durante lo svolgimento di tali esperimenti, è stato notato che in tali collisioni, i protoni non si limitano a volare l'un l'altro, ma riescono a scambiare molto rapidamente diversi gluoni. In questo caso, il numero di gluoni "di scambio" era sempre anche prima.
Alla fine, gli scienziati non hanno trovato l'odderon stesso, ma i ricercatori hanno osservato alcuni effetti che potrebbero indicare la sua presenza. I fisici hanno utilizzato protoni, che hanno un'energia elevata, che ha permesso loro di ottenere una maggiore precisione nelle misurazioni. E nei risultati di queste misurazioni, sono stati trovati casi di scambio tra protoni con un numero dispari di gluoni, che non si adattano affatto a tutti i modelli esistenti di tali processi. I ricercatori ritengono che sia l'odderon, una quasiparticella costituita in questo caso da tre, cinque, sette o più numeri dispari di gluoni, ad essere responsabile di questa discrepanza, che si forma per breve tempo al momento della collisione dei protoni.
“I risultati ottenuti non infrangono il modello standard esistente della fisica delle particelle. Ci sono un certo numero di "punti oscuri" in questo modello e il nostro lavoro ci ha permesso di "illuminare" solo una di queste aree e aggiungervi un altro nuovo dettaglio ", afferma Timothy Raben, fisico della fisica delle particelle e dei sottoelementi dell'Università del Kansas.
Per la ricerca sono stati utilizzati i sensori altamente sensibili dell'esperimento TOTEM, installati in quattro punti chiave del tunnel del collisore, dove i fasci di protoni "si incrociano" e ogni secondo avvengono miliardi di collisioni.
“Una possibile spiegazione del motivo per cui i protoni possono scontrarsi senza distruzione è l'odderon, ma in pratica gli scienziati non l'hanno mai osservato. Questa potrebbe essere la prima volta che si ottiene una prova reale dell'esistenza di queste quasiparticelle”, commenta Simona Giani, portavoce di un gruppo di fisici che lavorano con l'esperimento TOTEM, che fa parte di una ricerca generale di quasiparticelle.
È piuttosto difficile per un profano capirlo, quindi gli scienziati lo spiegano usando l'esempio di un bisarca che trasporta auto in un rimorchio.
“Immagina che i protoni siano due grandi trattori che trasportano automobili. Questi sono spesso visti per strada , spiega Raben.
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“Ora immagina che questi due camion si scontrino tra loro, tuttavia, dopo l'incidente, i camion rimangono intatti, ma le auto che hanno trasportato si disperderanno in direzioni diverse. E allo stesso tempo, le nuove auto si formano letteralmente nell'aria. L'energia passa in uno stato di materia.
“I fisici hanno cacciato gli odderon teorici negli ultimi decenni, a partire dagli anni '70. Tuttavia, le capacità tecnologiche di quel tempo semplicemente non fornivano prove dell'esistenza degli Odderon”, aggiunge Raben.
Più di 100 scienziati di otto paesi sono stati coinvolti negli esperimenti per trovare odderons. Miliardi di coppie di protoni stavano accelerando all'interno dell'LHC ogni secondo. Grazie alla modernizzazione del collisore di adroni nel 2015, il livello di energia di picco dei protoni accelerati è stato di 13 TeV.
Sebbene i ricercatori non siano stati in grado di osservare direttamente l'odderon, ne hanno assistito agli effetti e sperano di ottenere risultati più trasparenti in futuro. Gli scienziati ritengono che la prossima modernizzazione dell'LHC consentirà di ottenerli, il che consentirà di accelerare le particelle verso indicatori energetici ancora più elevati.
"Ci aspettiamo grandi risultati nei prossimi anni", ha commentato Christophe Royon dell'Università del Kansas.
I risultati del lavoro in corso sono stati pubblicati sul sito web ArXiv.org e sono attualmente in attesa di valutazione da parte di altri esperti.
Nikolay Khizhnyak
