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Stati della materia esotica costituiti da soli gluoni

Finalmente i fisici rilevano una nuova particella: le “Glueball”. Una nuova particella esotica, un gluone isolato, è stata scoperta dal gruppo di studio BES III e permette di comprendere meglio una delle forze fondamentali dell’universo. Secondo quanto pubblicato dalla rivista Physical Review Letters è stata scoperta una nuova particella fondamentale:  la “Glueball” cioè un gluone, particella dell’interazione nucleare forte, isolata e non combinata con nessuna altra particella. L’interazione nucleare forte è una delle quattro forze fondamentali dell’universo e il gluone è la sue espressione.

Queste particelle sono previste secondo il Modello Standard della fisica che, per quanto criticato e ancora con dei problemi, cerca di  essere la spiegazione a tutte le particelle esitenti. Sebbene la materia che ci costituisce sia composta da atomi, che sono costituiti da protoni, neutroni ed elettroni, e dove i protoni e i neutroni sono costituiti da tre quark ciascuno – tutti tenuti insieme da gluoni attraverso l’interazione forte – questo non è l’unica combinazione possibile di particelle, secondo il modello standard. Secondo il modello standard abbiamo: - barioni (con 3 quark ciascuno) o antibarioni (con 3 antiquark ciascuno). - mesoni (con una coppia quark-antiquark). - stati esotici come i tetraquark (2 quark e 2 antiquark), i pentaquark (4 quark e 1 antiquark o 1 quark e 4 antiquark), o gli esaquark (6 quark, 3 quark e 3 antiquark, o 6 antiquark), ecc. - oppure, si possono avere anche stati costituiti da soli gluoni – senza quark o antiquark di valenza – noti come glueball. In un nuovo documento radicale appena pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, la collaborazione BES III ha appena annunciato che una particella esotica, precedentemente identificata come X(2370), potrebbe effettivamente essere la glueball più leggera prevista dal Modello Standard. Ecco la scienza dell’affermazione e il significato di tutto questo.

Tracce della camera a bolle di Fermilab, che rivelano la carica, la massa, l’energia e la quantità di moto delle particelle e delle antiparticelle create. Anche se possiamo ricostruire ciò che è accaduto nel punto di collisione per ogni singolo evento, abbiamo bisogno di un gran numero di statistiche per costruire prove sufficienti per affermare l’esistenza di una nuova specie di particelle. L’importanza della glueball sta nel fatto che è strettametne collegata con l’interazione nucleare forte, la forza che mantiene insieme i quarck nei protoni ed eletrroni e che poi tiene assieme i nuclei degli atomi. Si tratta dell’interazione più forte, 100 volte più forte di quella elettromagnerica. La scoperta della glueball, cioò di un singolo gluone, aiuterà a comprendere come funziona. Nel mondo della fisica delle alte energie, per trovare una particella non basta crearla in laboratorio e osservarla. Bisogna ripetere l’esperimento molte volte per verificare se le previsioni teoriche corrispondono ai risultati osservati. Questo è particolarmente importante quando si cercano particelle che esistono solo in condizioni rare. Molte particelle possono essere rilevate solo dalle firme lasciate quando altre particelle decadono. Nel corso del 20° secolo, sono state scoperte diverse particelle del Modello Standard, tra cui quark esotici come lo strano, il charm, il bottom e il top. Tutte le particelle contenenti questi quark sono instabili e decadono rapidamente. Per far esistere qualsiasi tipo di particella composita, devono essere seguite delle regole quantistiche. L’energia, la carica elettrica, il momento angolare e altre proprietà quantistiche devono essere conservate, ctanto per capirci che venga rispettata la legge per cui E=mc2. Read the full article

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Il muone rivoluziona la fisica delle particelle

Il mistero del Muone: come una virgola potrebbe ridefinire la fisica. Sebbene la discrepanza tra il valore teorico e quello sperimentale del momento magnetico del muone possa sembrare un dettaglio minore, è fondamentale riconoscere il suo potenziale. Nel vasto campo della fisica delle particelle, una delle questioni più affascinanti e intriganti riguarda la discrepanza tra il valore teorico e quello sperimentale del momento magnetico del muone. Questo misterioso divario, apparentemente insignificante se considerato solo alla ottava cifra decimale, potrebbe tuttavia nascondere segreti fondamentali sulle interazioni delle particelle e sulla struttura stessa dell’universo. I fisici, pertanto, hanno dedicato considerevole sforzo e risorse per investigare questa discrepanza, sperando di aprire nuove frontiere nella nostra comprensione della natura. Il momento magnetico del Muone Per comprendere appieno l’importanza di questa discrepanza, è essenziale comprendere il concetto di momento magnetico. Questo è una proprietà intrinseca di una particella con spin, che deriva dall’interazione tra la particella stessa e un campo magnetico esterno. Analogamente alla massa e alla carica elettrica, il momento magnetico è considerato una grandezza fondamentale della fisica. Nel caso specifico del muone, una particella che condivide alcune caratteristiche con l’elettrone ma ha una massa maggiore, la discrepanza tra il valore teorico e quello sperimentale del suo momento magnetico è stato oggetto di grande interesse scientifico fin dal momento della sua scoperta nel lontano 1948. Dall’Equazione di Dirac alle discrepanze sperimentali

Per comprendere appieno la natura di questa discrepanza, è essenziale esaminare le basi teoriche che la sottendono. Il valore teorico del momento magnetico del muone, indicato dalla lettera g, è calcolato utilizzando l’equazione di Dirac, formulata dal celebre fisico inglese Paul Dirac. Tuttavia, gli esperimenti condotti presso grandi acceleratori di particelle hanno dimostrato che il valore sperimentale di g non corrisponde esattamente a quello previsto dall’equazione di Dirac. Questa discrepanza, nota come “g-2”, rappresenta la differenza tra il valore sperimentale e quello teorico del momento magnetico del muone ed è al centro dell’attenzione della comunità scientifica internazionale. Sebbene la discrepanza tra il valore teorico e quello sperimentale del momento magnetico del muone possa sembrare un dettaglio minore, è fondamentale riconoscere il suo potenziale significato per la nostra comprensione della fisica delle particelle. Una risoluzione accurata di questa discrepanza potrebbe fornire preziose informazioni sulle interazioni del muone con particelle esotiche, come i bosoni di Higgs o la materia oscura. Inoltre, potrebbe rivelare l’esistenza di nuove forze fondamentali al di là di quelle attualmente conosciute, aprendo così la strada a una nuova era nella nostra comprensione dell’universo. La ricerca rivoluzionaria Per affrontare questa sfida scientifica, un team di ricercatori guidati dal fisico Diogo Boito dell’Istituto di Fisica di San Carlos dell’Università di San Paolo ha sviluppato un innovativo metodo di studio. Questo approccio combina dati sperimentali ottenuti da collisioni elettrone-positrone con simulazioni avanzate di Cromodinamica Quantistica (QCD), la teoria che descrive le interazioni tra quark e gluoni. Attraverso questo metodo, i ricercatori hanno identificato la fonte della discrepanza tra i dati sperimentali e le previsioni teoriche e hanno aperto nuove prospettive per risolvere questo enigma scientifico. In sintesi, il lavoro dei ricercatori rappresenta un importante passo avanti nella nostra comprensione dei misteri del muone e delle interazioni fondamentali che regolano il mondo delle particelle. Tuttavia, è importante sottolineare che questa è solo l’inizio di un lungo e avvincente viaggio scientifico. Ulteriori ricerche e sperimentazioni sono necessarie per confermare e approfondire questi risultati preliminari e per gettare nuova luce sulla natura stessa dell’universo e delle leggi che lo governano. Read the full article

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Nuova particella "esotica" scoperta al Cern di Ginevra

Cern, osservato un nuovo tipo di tetraquark. La scoperta della particella composta da quattro quark charm grazie alla collaborazione internazionale dell'esperimento LHCb che opera all'acceleratore LHC del Cern. Un nuovo tipo di tetraquark è stato osservato per la prima volta grazie alla collaborazione internazionale dell'esperimento LHCb che opera all'acceleratore LHC del Cern. La scoperta della particella composta da quattro quark charm è annunciata da uno studio su arXiv. Il risultato costituisce un importante passo avanti nella comprensione di come i quark si legano tramite interazioni nucleari forti all'interno di particelle composte, note come adroni, alla cui famiglia appartengono anche i protoni e i neutroni, costituenti dei nuclei atomici. Nei casi comuni, i quark si legano in coppie (mesoni) o tripletti (barioni), ma l'esistenza di particelle più complesse costituite da quattro quark (tetraquark), cinque quark (pentaquark) o più, non è, in linea di principio, proibita dalla teoria, sebbene siano stati necessari decenni di ricerche per poterne identificare pochi esempi. I quark già noti si legano in coppie (mesoni) o tripletti (barioni), ma l’esistenza di particelle più complesse costituite da quattro quark (tetraquark), cinque quark (pentaquark) o più non è esclusa dalla teoria, anche se ci sono voluti decenni di ricerche per poterne identificare pochi esempi. Read the full article