GINEVRA – Dopo la scoperta del bosone di Higgs, l’LHC di Ginevra continua a far parlare di sé: il 6 luglio 2017, durante la Conferenza sulla Fisica delle Alte Energie della European Physical Society, a Venezia, è stata annunciata l’esistenza di una nuova particella subatomica. Un altro tassello fondamentale nella comprensione della complicata struttura dell’Universo.

La particella, chiamata Xicc++, era già stata teorizzata dai fisici, ma sono occorsi ben vent’anni di sperimentazioni perché potesse essere concretamente visualizzata. L’enorme forza di collisione generata dall’LHC ha reso possibile l’osservazione di costituenti infinitesimali della materia, al limite tra massa ed energia, permettendo un grande e rapido avanzamento scientifico.

Cos’è la Xicc++? La particella Xicc++ è un barione, ovvero una struttura composta da tre unità quark, e fa parte della stessa famiglia dei protoni e dei neutroni nei nuclei atomici. Esistono quark positivi, ovvero con carica elettrica di +2/3, e quark negativi, con carica -1/3. Aggregandosi in varie combinazioni, determinano sia la natura che la carica della particella. Un protone, nello specifico, è composto da due quark “up” (+) ed un quark “down” (-). Un neutrone, invece, possiede un quark up e due down. Protoni e neutroni sono particelle molto stabili, in grado di conservarsi per un tempo incommensurabile; per questo sono i costituenti fondamentali della materia.

Al contrario, Xicc++ non si trova negli atomi, in quanto estremamente instabile. Perché questo tipo di particella si formi, è necessario unire due quark pesanti di tipo “charm” (+) e un quark leggero di tipo “up” (+). I quark charm hanno la stessa carica positiva degli up, ma la loro massa è più elevata: Xicc++ è infatti quattro volte più pesante di un protone. Questa grande massa è anche responsabile dell’instabilità.

In media, un Xicc++ decade 0,00000000000001 secondi dopo essersi formato, caratteristica che lo rende particolarmente difficile da individuare.

In precedenza si pensava che particelle così pesanti non potessero esistere; la scoperta dei barioni del gruppo Xi, composti in generale da due quark pesanti ed uno leggero, ha fornito nuovi dati per lo studio della materia e delle sue interazioni energetiche.

Come già accennato, Xicc++ non si può trovare negli atomi. Per studiarlo, occorre prima crearlo artificialmente. L’acceleratore LHC di Ginevra, al momento, è l’unico dispositivo in grado di generare e rilevare efficacemente la presenza di queste particelle.

Il Large Hadron Collider è l’acceleratore di particelle più grande e potente al mondo. Annesso al laboratorio di fisica delle particelle CERN, è stato acceso ufficialmente nel 2008.

La struttura, interamente sotterranea, è costituita da un anello lungo 27 km; un enorme tubo cavo, tappezzato di magneti superconduttori raffreddati a -276,3°C, per aumentare l’energia delle particelle lungo la strada.

Come suggerisce il nome, il Large Hadron Collider serve a far collidere gli adroni, ovvero le particelle subatomiche: due fasci di particelle, al suo interno, sono sparati in direzioni opposte ad una velocità prossima a quella della luce. Poi, una volta raggiunta la massima accelerazione, i fasci si scontrano violentemente. L’energia liberata dall’impatto permette agli atomi di disgregarsi e formare, per tempi infinitesimali, strutture subatomiche ad alta energia. Sia i prodotti di rottura che quelli ad alta energia possono essere rilevati da appositi sensori; una volta dissipata l’energia in eccesso, infine, si riformano atomi ordinari.

In nove anni, l’LHC ha già permesso di ottenere risultati sorprendenti, anche grazie all’impegno di un team cosmopolita che parla anche italiano. La stessa direttrice del CERN, Fabiola Gianotti, è una fisica italiana, recentemente classificata tra le cento donne più potenti del mondo dalla rivista Forbes.

La scoperta di Xicc++ è la conferma di una teoria a lungo ipotizzata, e getta nuove basi per teorie future. Inoltre, permetterà di comprendere meglio la natura e l’intensità dell’interazione forte, responsabile del legame tra protoni e neutroni.

I ricercatori del CERN, intanto, sono già tornati al lavoro: il prossimo obiettivo dell’LHC è osservare le altre particelle pesanti della famiglia Xi, in particolare Xicc+ e Omegacc+.

Gli obiettivi a lungo termine, poi, sono ancora più ambiziosi; nei prossimi anni forse sarà possibile studiare la materia oscura, verificare la teoria delle stringhe, nonché approfondire le attuali conoscenze del bosone di Higgs.

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