Oggi, l'esperimento LHCb al CERN presenta una nuova scoperta alla European Physical Society Conference on High Energy Physics (EPS-HEP). La nuova particella scoperta da LHCb, etichettato come T _cc ⁺ , è un tetraquark, un adrone esotico contenente due quark e due antiquark. È la particella di materia esotica più longeva mai scoperta, e il primo a contenere due quark pesanti e due antiquark leggeri.

I quark sono i mattoni fondamentali da cui è costruita la materia. Si combinano per formare adroni, cioè barioni, come il protone e il neutrone, che consistono di tre quark, e mesoni, che si formano come coppie quark-antiquark. Negli ultimi anni un certo numero di cosiddetti adroni esotici, particelle con quattro o cinque quark, invece dei due o tre convenzionali, sono stati trovati. La scoperta di oggi riguarda un adrone esotico particolarmente unico, un esotico adrone esotico, se ti piace.

La nuova particella contiene due quark charm e un antiquark up e uno down. Negli ultimi anni sono stati scoperti diversi tetraquark (tra cui uno con due quark charm e due antiquark charm), ma questo è il primo che contiene due quark charm, senza fascino antiquark per bilanciarli. I fisici chiamano questo "fascino aperto" (in questo caso, "doppio fascino aperto"). Le particelle contenenti un quark charm e un antiquark charm hanno un "charme nascosto":il numero quantico charm per l'intera particella si somma a zero, proprio come farebbero una carica elettrica positiva e una negativa. Qui il numero quantico di fascino aggiunge fino a due, quindi ha il doppio del fascino!

Il contenuto di quark di T _cc ⁺ , ha altre caratteristiche interessanti oltre al fascino aperto. È la prima particella trovata che appartiene a una classe di tetraquark con due quark pesanti e due antiquark leggeri. Tali particelle decadono trasformandosi in una coppia di mesoni, ciascuno formato da uno dei quark pesanti e da uno degli antiquark leggeri. Secondo alcune previsioni teoriche, la massa dei tetraquark di questo tipo dovrebbe essere molto vicina alla somma delle masse dei due mesoni. Tale vicinanza di massa rende il decadimento "difficile, " con conseguente maggiore durata della particella, e infatti T _cc ⁺ , è l'adrone esotico più longevo trovato fino ad oggi.

La scoperta apre la strada alla ricerca di particelle più pesanti dello stesso tipo, con uno o due quark charm sostituiti da quark bottom. Particolarmente interessante è la particella con due quark bottom:secondo i calcoli, la sua massa dovrebbe essere inferiore alla somma delle masse di qualsiasi coppia di mesoni B. Ciò renderebbe il decadimento non solo improbabile, ma in realtà vietato:la particella non potrebbe decadere tramite l'interazione forte e dovrebbe invece farlo tramite l'interazione debole, che renderebbe la sua vita di diversi ordini di grandezza più lunga di qualsiasi adrone esotico osservato in precedenza.

Il nuovo T _cc ⁺ , il tetraquark è un obiettivo allettante per ulteriori studi. Le particelle in cui decade sono tutte relativamente facili da rilevare e, in combinazione con la piccola quantità di energia disponibile nel decadimento, questo porta ad un'ottima precisione sulla sua massa e permette lo studio dei numeri quantici di questa affascinante particella. Questo, a sua volta, può fornire un test rigoroso per i modelli teorici esistenti e potrebbe persino consentire di sondare effetti precedentemente irraggiungibili.