Meccanismi di produzione. Il pannello superiore mostra i diagrammi lineari dei quark al vertice elettrodebole, mentre i pannelli inferiori mostrano il diagramma di produzione corrispondente per gli stati Pc. (a) Meccanismi con soppressione del colore (b) con soppressione del colore e (c) meccanismi non fattorizzabili con soppressione del colore. Credito:TJ Burns et al, Revisione fisica D (2022). DOI:10.1103/PhysRevD.106.054029
I teorici dell'Università di Pittsburgh e della Swansea University hanno dimostrato che i recenti risultati sperimentali del collisore del CERN forniscono una forte evidenza di una nuova forma di materia.
L'esperimento al CERN, sito del collisore di particelle a più alta energia del mondo, ha esaminato una particella pesante chiamata Lambda b che decade in particelle più leggere, tra cui il familiare protone e il famoso J/psi, scoperto nel 1974.
In un articolo pubblicato online oggi su Physical Review D , i fisici Tim Burns di Swansea in Galles ed Eric Swanson di Pitt sostengono che i dati possono essere compresi solo se esiste un nuovo tipo di materia.
La maggior parte della massa osservabile dell'universo proviene da particelle chiamate quark che si combinano per formare i familiari protoni e neutroni e uno stuolo di altre particelle che interagiscono molto più fortemente degli elettroni o dei neutrini. Queste particelle fortemente interagenti sono conosciute collettivamente come adroni, descritti nella teoria della cromodinamica quantistica. Anche se questa teoria si avvicina al suo cinquantesimo compleanno, rimane notoriamente difficile discernere il suo funzionamento interno.
"La cromodinamica quantistica è il problema figlio del modello standard", ha detto Swanson. "Per imparare cosa dice sugli adroni è necessario utilizzare i computer più veloci del mondo per anni, rendendo difficile rispondere alle dozzine di domande sollevate da questo singolo esperimento."
Per questo motivo, fare esperimenti con adroni e interpretare correttamente i risultati è fondamentale per comprendere la cromodinamica quantistica.
Fino a poco tempo, tutti gli adroni potevano essere intesi come combinazioni di un quark e un antiquark, come J/psi, o combinazioni di tre quark, come il protone. Nonostante ciò, è stato a lungo sospettato che altre combinazioni di quark siano possibili, il che equivale a nuove forme di materia. Poi, nel 2004, è arrivata la scoperta di una particella chiamata X(3872), che sembrava essere una combinazione di due quark e due antiquark. Da allora sono arrivate altre novità candidate, sebbene nessuna di esse possa essere definitivamente identificata come nuove combinazioni esotiche di quark.
"A volte un aumento dei dati è una novità meravigliosa, a volte è solo un aumento", ha detto Swanson.
Il nuovo lavoro combina i dati del CERN con altri esperimenti del 2018 e del 2019 per arrivare a una spiegazione coerente di tutti i risultati.
"Abbiamo un modello che spiega magnificamente i dati e, per la prima volta, incorpora tutti i vincoli sperimentali", ha affermato Burns. La spiegazione richiede l'esistenza di diverse nuove particelle che consistono di quattro quark e un antiquark, chiamati "pentaquark". La ricerca indica anche che i pentaquark sono appena alla soglia per essere osservati in altri laboratori.
"Non c'è davvero nessun altro modo per interpretare i dati:devono esistere stati di pentaquark", ha affermato Burns. La conclusione solleva la possibilità che altri pentaquark siano possibili e che un'intera nuova classe di materia sia sul punto di essere scoperta. + Esplora ulteriormente
