LHC, confermata l'esistenza di due nuove particelle

LHC (Large Hadron Collider) è tornato alla normale operatività mostrandoci subito le nuove meraviglie del mondo della fisica delle particelle.

Gli scienziati che lavorano sull'LHCb (Large Hadron Collider Beauty experiment) hanno osservato due nuove particelle mai viste prima e hanno trovato evidenza per una terza.
Le due nuove particelle, già previste nel modello standard dei Quark, sono i barioni, della stessa famiglia di particelle dei protoni utilizzate negli esperimenti di accelerazione delle particelle del lhc.

Immagine dell'LHC dopo l'upgrade tra il 2013 e il 2015. Il Large Hadron Collider (LHC) è stato fermo due anni per effettuare riparazioni e processi di manutenzione per prepararlo a lavorare a 13 TEV – quasi il doppio della sua precedente energia. Credits: CERN.

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L'universo è costituito per la maggior parte di barioni, protoni e neutroni, particelle composite che consistono di tre particelle fondamentali chiamate quarks, tali particelle hanno differenti "sapori" anche detti tipi: up, down, top, bottom, charm e strange.

I protoni sono costituiti da due quark up e un quark down, mentre i neutroni sono costituiti da un quark up e due quark down. Ma le due nuove particelle scoperte hanno una composizione leggermente differente.

Come si chiamano le nuove particelle?

Chiamate Σb (6097)+ e Σb (6097)- le due particelle sono costituite rispettivamente da due quark up e un quark bottom e due quark down e un quark bottom.

Queste particelle sono conosciute come barioni bottom ed esse sono relative a 4 particelle osservate precedentemente al Fermilab.

Comunque le nuove osservazioni hanno contrassegnato la prima volta per i ricercatori nella rilevazione di queste particelle equivalenti con una massa più elevata, tali particelle infatti sono 6 volte più massive di un protone.

Allora, qual è la terza particella di cui abbiamo parlato prima?

I ricercatori ipotizzano che quest'ultima potrebbe essere composta da uno strano tipo ti particella chiamata tetraquark. Si tratta di un tipo di mesone che normalmente possiede due quark. Ma un tetraquark è composto da quattro quark, due quark e due antiquark per essere più precisi.

L'evidenza basata sull'osservazione dei tetraquark è stata piuttosto sfuggente fino ad oggi, cosa confermata anche in questo caso.

L'evidenza della particella candidata, chiamata Zc- (4100) inclusi due quark heavy charm, è stata rilevata nel decadimento dei mesoni B più pesanti.

Ma il rilevamento ha avuto solo un valore di oltre 3 deviazioni standard.

Qual è la soglia usuale per rivendicare la scoperta di una nuova particella?

La soglia usuale per rivendicare la scoperta di una nuova particella è di 5 deviazioni standard. Ci vorranno osservazioni future per confermare o confutare l'esistenza della particella Zc- (4100).

I nuovi barioni bottom, hanno superato tale soglia: Σb (6097) + e Σb (6097)- hanno rispettivamente un valore di deviazione standard di 12.7 e 12.6.

Per saperne di più sulla scoperta, è possibile farlo visitando il sito web LHCb.

Inoltre sui server arxiv sono presenti 2 articoli scientifici in pre pubblicazione, è possibile leggere materiali di approfondimento sui barioni Bottom e sulla particella candidata tetraquark.