ALICE investiga l’adronizzazione del quark c |
- Pubblicato Mercoledì, 21 Febbraio 2018
La prestigiosa rivista Journal of High Energy Physics ha accettato per pubblicazione un articolo sottomesso dalla Collaborazione ALICE nel dicembre 2017. Si tratta di una misura della produzione del barione Λ+c in collisioni protone-protone e protone-piombo a energie nel centro di massa pari a 7 TeV e 5.02 TeV rispettivamente.
La particella Λ+c è un barione (costituita da 3 quark) e contiene il quark “c” (charm) che è il primo dei cosiddetti quark pesanti. La massa del quark c è circa 500 volte più grande di quella dei quark u e d costituenti dei barioni comuni, quali i protoni e i neutroni. È una particella elusiva per la sua brevissima vita media (0.2 millesimi di miliardesimi di secondo) e il suo studio permette di investigare i meccanismi di formazione degli adroni contenenti quark pesanti, in particolare rispetto ai più comuni mesoni D (particelle formate da due quark di cui uno è un charm).
Nell’esperimento ALICE la particella Λ+c è stata ricostruita nei decadimenti adronici Λ+c → pK− π+ e Λ+c → p K0S, e nel canale semileptonico Λ+c → e+ νe Λ. Sorprendentemente, i valori misurati del rapporto barione-mesone Λ+c/D0 sono significativamente più grandi di quelli precedentemente misurati in altri esperimenti in collisioni che coinvolgono fasci di elettroni a energie nel centro di massa più basse. I risultati (si veda la figura) sono stati paragonati con stime ottenute con tecniche di QCD perturbativa e generatori di eventi Monte Carlo. Nessuno dei modelli riproduce i dati, indicando così che la frammentazione (il processo per cui dal quark si forma un adrone) del quark c non è ben compresa.
Il gruppo di Bologna dell’esperimento ALICE (INFN e Università di Bologna) ha contribuito sostanzialmente all’analisi con quattro suoi membri e avendo la responsabilità di guidare la scrittura dell’articolo all’interno della Collaborazione. Il gruppo di Bologna ha analizzato in particolare il canale di decadimento Λ+c → p K0S con tecniche cosiddette di machine learning, che permettono un’analisi che tiene conto simultaneamente di molte variabili che caratterizzano l’evento (multi-variate analysis). Queste tecniche hanno permesso una efficiente soppressione del background in particolare nelle collisioni protone-piombo. Decisivo per il successo dell’analisi e la reiezione del fondo è stato inoltre l’uso di tecniche di Particle Identification e in particolare del detector TOF (Time-of-Flight), sviluppato e operato dai gruppi di Bologna e Salerno dell’INFN, insieme al Centro Fermi.
L’articolo è disponibile al seguente link: https://arxiv.org/abs/1712.09581
