La particella Xi e la prova costume dei barioni al Cern

Siamo figli delle stelle e siamo fatti di barioni. Con la scoperta annunciata ieri si aprono nuove frontiere della fisica soprattutto nel campo delle forze fondamentali. Ecco perché

La particella Xi e la prova costume dei barioni al Cern

Siamo figli delle stelle e siamo fatti di barioni. I barioni sono la famiglia più obesa degli Adroni (dal greco hadrós – denso, forte); i mesoni (dal greco μέσος, mesos, nel mezzo, intermedio) sono la famiglia senza zucchero degli adroni: la massa dei mesoni doveva stare tra la massa dell’elettrone e quella del protone, ecco spiegata la fantasia al potere dei fisici.

 

La famiglia dei barioni è quella più in voga nell’Universo che conosciamo: barione dal greco βαρύς (barys), che vuol dire “pesante”. Pur essendo della Magna Grecia conosco solo i nomi in greco delle particelle. Protoni e Neutroni sono barioni: se i nomi non vi piacciono, è tutta colpa dei fisici; il nome “neutrino” – per esempio – uscì per caso nel 1931 da Edoardo Amaldi durante una chiacchierata al congresso mondiale di Fisica a Roma.

 

Quasi tutte le cose che vediamo intorno a noi sono fatte di barioni. Spingendoci ancora oltre nell’infinitamente piccolo scopriamo come ogni barione sia composto a sua volta da tre particelle: i quark, tutto un programma. Si ma attenzione, Big Bang a parte, non esistono quark solitari: i quark non sono asociali, tutt’altro. I quark sono una bella famiglia composta da 6 tipi diversi; ogni tipo avrà la sua massa, la sua carica (positiva o negativa o neutra) e altre caratteristiche. Tornando alle tre particelle dei barioni, i quark più comuni sono il quark up (u) e down (d): il protone è fatto di 2up e 1down mentre il neutrone fatto di 2down e 1up. Si lo so, è un casino. Facciamo così, uud è il protone mentre ddu è il neutrone: ottime sigle da partiti politici della prima repubblica. Ultima cosa sugli up&down: il quark down ha carica negativa mentre l’up (e come poteva essere il contrario) ha la carica positiva. I due quark up e down sono la parte “light” nella formazione barionica, sono i quark a massa minore.

 

Poi ci sono gli altri quattro: Charm, Strange, Top e Bottom; capite bene che con una famiglia così numerosa si possano prevedere – almeno sulla carta – diverse combinazioni di barioni. In particolare, gli ultimi quattro quark in sovrappeso non “esistono in natura”: possono essere generati da altissime energie (raggi cosmici) o da acceleratori di particelle. Quel che succede nella cucina quantistica più amata dai fisici di tutto il mondo – il CERN – lo sappiamo tutti. Nel Large Hadron Collider (LHC) si fanno scontrare volutamente fasci di particelle (circa un trilione – miliardo di miliardo – di protoni, tutti abbastanza semplici da trovare) producendo migliaia e migliaia di altre particelle subatomiche che a loro volta produrranno altre particelle da successivi decadimenti, che casino, lo so. Per esempio, in una singola collisione protone-protone a 7 TeV (10¹² eV) vengono prodotte qualcosa come un centinaio di particelle.

 

Gli acceleratori di particelle sono il sogno della meccanica quantistica: la sala parto della scienza che studia l’interazione tra i quark, la cromodinamica quantistica. Poi la mole di dati viene analizzata; permettetemi l’analogia: è come se guardando i figli volessi conoscere uno dei due genitori e vi assicuro che in alcuni casi è anche più semplice di quel che sembri. Per farla breve, finora tutti i barioni osservati hanno al massimo un quark pesante. Mentre la nuova particella Ξcc++ (Xicc++) ne ha due: ebbene, possiamo dirlo, la prova costume dei barioni quest’anno è andata malissimo. Oltre ad avere due quark pesanti al suo interno (2 Charms), la Particella Xi ha una doppia carica elettrica rispetto al protone. Per una frazione di secondo la particella Xi ha visto la luce dando il via alla possibilità di conoscere nuove combinazioni barioniche da osservare: si aprono nuove frontiere della fisica soprattutto nel campo delle forze fondamentali della Teoria del Modello Standard, teoria del XX secolo che cerca di spiegare l’interazione tra le 4 forze fondamentali del nostro Universo – forza forte, forza debole, elettromagnetismo e gravitazione – solo ed esclusivamente in termini di particelle fondamentali: mesoni e leptoni (elettroni, neutrini). Da domani, ogni mattina, quando sorge il sole, un barione con due quark pesanti dovrà correre molto velocemente se vuol far parte del modello standard.

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Commenti all'articolo

  • Nambikwara

    Nambikwara

    07 Luglio 2017 - 16:04

    BARIone, l'Emiliano pesante.....(ogni barione è bello a mamma soia)

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  • Zorapide

    Zorapide

    07 Luglio 2017 - 14:02

    Complimenti per la giocosa ed esaustiva spiegazione. Però c'è una piccolissima svista (viste anche le dimensioni prese in esame): il Modello standard comprende 4 forze (corretto): interazioni forte, elettromagnetica e debole, ahimè la forza Gravitazionale non viene compresa tra queste ultime nel Modello Standard: qui si entra nel campo delle stringhe e varie ....

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    • Sargenisco

      Sargenisco

      07 Luglio 2017 - 15:03

      Sono l'autore, grazie per il commento. Sono ovviamente d'accordo ma non potevo rischiare di entrare troppo nell'argomento ;D

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    • Sargenisco

      Sargenisco

      07 Luglio 2017 - 15:03

      Hai ragione.

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  • Giovanni

    07 Luglio 2017 - 13:01

    Spassosa ma rigorosa trattazione dell'argomento. Complimenti barionici.

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