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 sua espressione.
Glueball e Modello Standard
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 esistenti.
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.
L’importanza della particella 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.
L’importanza della glueball sta nel fatto che è strettamente collegata con l’interazione nucleare forte, la forza che mantiene insieme i quark nei protoni ed elettroni e che poi tiene assieme i nuclei degli atomi. Si tratta dell’interazione più forte, 100 volte più forte di quella elettromagnetica. La scoperta della glueball, cioè di un singolo gluone, aiuterà a comprendere come funziona.
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.
Regole quantistiche
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, tanto per capirci che venga rispettata la legge per cui E=mc².
