Un traguardo nel campo della fisica delle particelle viene raggiunto al CERN

Per la maggior parte di noi, termini appartenenti all’ambito della fisica come pomerone sono e resteranno per sempre fermamente inquadrati nel regno della fantascienza. Non è tuttavia così per la comunità scientifica, i cui caparbi membri hanno trascorso quasi mezzo secolo alla ricerca (con poco successo) di questa mitica particella.

Un team di ricerca formato da fisici provenienti da Ungheria e Svezia ha ora scoperto il pomerone analizzando dati sperimentali rilevati con l’ausilio del grande collisore di adroni LHC, Large Hadron Collider, l’acceleratore di particelle situato presso l’Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN) in Svizzera. Sostenuti dal progetto MorePheno, finanziato dall’UE, i fisici hanno pubblicato un articolo che spiegava i loro risultati sulla rivista «The European Physical Journal C».

Tutto è iniziato nel 1973, quando alcuni calcoli hanno portato alla teoria secondo cui potrebbe esistere una quasiparticella subatomica precedentemente sconosciuta, mettendo in moto una caccia al pomerone. Come spiegato in un articolo pubblicato sul sito web «SciTechDaily», il pomerone si forma «nei casi in cui i protoni si scontrano producendo collisioni ad alta energia e non si frantumano, ma rimbalzano l’uno sull’altro per poi disperdersi». Per dimostrare l’esistenza di questa particella sino ad ora ritenuta mitica, gli scienziati si sono avvalsi di misurazioni dettagliate delle collisioni ad alta energia generate mediante l’LHC, il più grande e potente acceleratore di particelle esistente al mondo.Nella loro ricerca del pomerone, i ricercatori del CERN hanno concentrato l’attenzione sugli adroni, una famiglia di particelle subatomiche che comprende protoni e neutroni. Gli adroni sono costituiti da due o più quark tenuti insieme, o «incollati», da particelle elementari chiamate gluoni. Le osservazioni delle collisioni effettuate in passato individuavano solamente un numero pari di gluoni che venivano scambiati tra i protoni; il rilevamento di un numero dispari, ovvero di uno stato a tre gluoni, indicherebbe la presenza di un pomerone.

Gli scienziati hanno condotto approfondite analisi delle collisioni ad alta energia tra protoni e protoni (collisioni pp) e tra protoni e antiprotoni (collisioni pp¯). I ricercatori hanno studiato le proprietà di scalabilità dei dati rilevati mediante i collisori ISR e Tevatron, congiuntamente ai set di dati forniti dalla collaborazione TOTEM nell’intervallo di energia dei teraelettronvolt (TeV). «Grazie al ridimensionamento dei dati TOTEM sulle collisioni pp da √s = 7 TeV a 2,76 e 1,96 TeV e al successivo raffronto di tali dati a quelli a 1,96 TeV, i nostri risultati dimostrano uno scambio di pomeroni nel canale-t nell’intervallo di energia dei TeV, con una significatività pari ad almeno 6,26σ», spiegano gli autori nel loro studio. «Questa è una pietra miliare per la fisica delle particelle! È fantastico contribuire a migliorare la comprensione di questo argomento, che spiega gli elementi costitutivi fondamentali del nostro mondo», ha riferito nell’articolo il co-autore dello studio Roman Pasechnik, docente presso l’organizzazione che ha coordinato il progetto, l’Università di Lund in Svezia.

Il progetto MorePheno (Collider Phenomenology and Event Generators) si è svolto dal novembre del 2015 all’ottobre del 2020. Il suo obiettivo era quello di portare avanti una ricerca innovativa che avrebbe avuto implicazioni dirette sui generatori di eventi, ovvero librerie software che generano eventi di fisica delle particelle ad alta energia come quelli prodotti negli acceleratori di particelle e negli esperimenti con i collisori. La dichiarazione conclusiva di Roman Pasechnik è una testimonianza del successo ottenuto dal progetto: «Abbiamo lavorato con alcuni dei migliori fisici attivi nel campo delle particelle al mondo. Sono rimasti sbalorditi quando abbiamo pubblicato i nostri risultati».

Per maggiori informazioni, consultare:

progetto MorePheno