Il barione Xicc++ osservato dal Cern. È composto da due quark pesanti “charm” e un quark leggero “up” (immagine dal sito del Cern)

I ricercatori che lavorano al più grande acceleratore di particelle del mondo, Lhc al Cern di Ginevra (e tra questi un gruppo ferrarese) hanno osservato una nuova particella, chiamata Xi_cc⁺⁺, composta da due quark pesanti di tipo c (“charm”) e da un quark leggero di tipo u (“up”). La scoperta, da parte dell’esperimento Lhcb al Cern, è stata recentemente comunicata alla conferenza “Eos Conference on High Enery Physics” in corso a Venezia.

L’esistenza di questa particella della famiglia dei barioni (ossia composti da tre quark) era attesa dalle teorie attuali, ma i fisici sono stati alla ricerca di questi barioni con due quark pesanti per molti anni. La massa della particella recentemente identificata è di circa 3621 MeV, quasi quattro volte più pesante del barione più familiare, il protone, una proprietà derivante dal fatto che la nuova particella contiene due quark charm, che sono appunto quark pesanti.

È la prima volta che questa particella viene individuata con certezza. Trovare un barione con due quark pesanti è di grande interesse perché può fornire uno strumento unico per approfondire la cromodinamica quantistica, la teoria che descrive l’interazione forte, una delle quattro forze fondamentali. La sua osservazione inoltre apre la strada alla ricerca di tutta una famiglia di nuove particelle, contenenti più di un quark pesante nelle varie possibili combinazioni.

Questa scoperta è stata possibile grazie alla grande quantità di quark pesanti che viene prodotta dall’acceleratore Lhc (Large Hadron Collider) e all’elevatissima precisione di ricostruzione e di identificazione delle particelle che caratterizza l’esperimento Lhcb.

Alla collaborazione Lhcb partecipa attivamente un gruppo di fisici dell’Università di Ferrara (Roberto Calabrese, Eleonora Luppi, Luca Tomassetti, Massimiliano Fiorini, Luciano Pappalardo) e della sezione di Ferrara dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Wander Baldini, Concezio Bozzi, Stefania Vecchi). Completano il gruppo tecnologi, tecnici, giovani dottorandi e assegnisti. Il gruppo di Ferrara è fortemente coinvolto in numerose e importanti attività all’interno della collaborazione Lhcb, riguardanti sia la gestione della attuale presa dati (che terminerà nel 2018) che le attività di miglioramento e ottimizzazione previste per la futura presa dati ad alta luminosità, che inizierà nel 2020.