Cagliari, 11 luglio 2017 - C’è anche un gruppo di ricercatori, assegnisti e dottorandi del Dipartimento di Fisica dell’Università di Cagliari che collabora con i ricercatori di LHCb - uno degli esperimenti presenti al più grande acceleratore di particelle del mondo, il Large Hadron Colider (LHC) del CERN di Ginevra – che hanno osservato una nuova particella chiamata Xicc++, composta da due quark pesanti di tipo c ("charm") e da un quark leggero di tipo u ("up").

 

La scoperta è stata annunciata il 6 luglio scorso alla Conferenza sulla Fisica delle Alte Energie della European Physical Society, HEP2017, ritornata dopo tanti anni in Italia e in corso a Venezia fino al 12 luglio.

 

L’esistenza di questa particella della famiglia dei barioni, cioè delle particelle composte da tre quark, era prevista dalla teoria attuale ma non era mai stata osservata sperimentalmente, malgrado molti esperimenti l’avessero cercata attivamente negli ultimi venti anni.

 

La massa della particella recentemente identificata è di circa 3621 MeV, quasi quattro volte più pesante del protone; questa caratteristica è una diretta conseguenza del fatto che essa contiene due quark charm, che sono appunto quark più pesanti di quelli contenuti nella materia ordinaria.

 

Lo studio della Xicc++ permetterà di approfondire la conoscenza della cromodinamica quantistica (QCD), la teoria che descrive l’interazione forte, una delle quattro forze fondamentali. Infatti, benché le equazioni della QCD siano ben note, le soluzioni di tali equazioni si possono trovare solo con importanti approssimazioni per le particelle della materia ordinaria. Al contrario, in presenza di quark pesanti, le approssimazioni si riducono e si semplifica notevolmente il confronto tra esperimento e teoria, un fatto di estrema importanza per capire meglio il mondo che ci circonda.

 

La scoperta della Xicc++ è stata possibile grazie alle eccezionali caratteristiche dell’apparato sperimentale di LHCb, che permette di ricostruire e identificare le particelle con estrema precisione, ed alla grande quantità di quark pesanti prodotti nelle collisioni protone-protone a LHC. La Xicc++ è solo la prima particella di una “famiglia” ad essere osservata e l’esperimento LHCb è già alla ricerca dei “fratelli”, la Xicc+ e la Omegacc+,   che si differenziano dalla Xicc++ perché hanno rispettivamente un quark “d” e “s” al posto del quark “u”.

 

Ricercatori, assegnisti e dottorandi del Dipartimento di Fisica dell’Università di Cagliari (Davide Brundu, Albert Bursche, Shanzhen Chen, Violetta Cogoni, Angelo Loi, Giulia Manca, Rudolf Oldeman,  Biagio Saitta, Claudia Vacca) affiancati da colleghi della Sezione di Cagliari dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Sandro Cadeddu, Alessandro Cardini, Marianna Fontana, Peter Griffith, Adriano Lai) lavorano all’esperimento LHCb che ha scoperto questa nuova particella. Alessandro Cardini, fisico dell’INFN di Cagliari è attualmente responsabile per l’Italia della collaborazione LHCb.

 

Il gruppo di Cagliari, storicamente coinvolto in LHCb sin dall’inizio della sua costruzione alla fine degli anni ‘90, è molto attivo all’interno della collaborazione internazionale ed è fortemente coinvolto sia in numerose e importanti attività di analisi che in quelle di miglioramento e ottimizzazione dell’esperimento previste per la futura presa dati ad alta luminosità, che inizierà nel 2020.