L’esperimento LHCb scopre il Pentaquark!

Pubblicato Mercoledì, 15 Luglio 2015

La collaborazione sperimentale LHCb, della quale fanno parte ricercatori della Sezione INFN di Bologna, ha appena reso pubblica una scoperta di grande importanza, osservando i primi esempi al mondo di una nuova classe di particelle note come “pentaquark”. Non si tratta semplicemente della scoperta di una nuova particella, ma di un nuovo modo in cui i quark, i costituenti fondamentali di particelle ben note quali i protoni e i neutroni, possono legarsi tra loro. Come il nome suggerisce, il pentaquark è una particella costituita da ben cinque differenti quark, ed è stata cercata senza successo negli ultimi 50 anni.
LHCb ha osservato l’esistenza di questa nuova classe di particelle esaminando i decadimenti di una particella barionica nota come Λ_b (Lambda b) in tre particelle: una J/Ψ (J-psi), un protone e un kaone carico. Studiando lo spettro di massa del mesone J/Ψ e del protone è stato possibile rivelare uno stato intermedio che si produce prima che il mesone J/Ψ e il protone si materializzino. I due nuovi stati di pentaquark sono stati convenzionalmente chiamati P_c(4450)⁺ e P_c(4380)⁺. Per la precisione questi stati sono composti da due quark di tipo up, un quark di tipo down, un quark di tipo charm e un ultimo di tipo anti-charm. Una particella convenzionale come il protone è invece composta da due quark up e un down.
Si apre ora una nuova era di studio delle proprietà di queste nuove particelle, per capire se ad esempio si tratti di uno stato fortemente legato di cinque quark, oppure di una sorta di molecola composta da un mesone (due quark) e un barione (tre quark). Studiando le sue proprietà sarà possibile aprire nuove vie alla comprensione della cromodinamica quantistica, la teoria che descrive le interazioni nucleari forti, responsabili della forza che si esercita tra i quark all’interno dei più familiari protoni e neutroni.
L’articolo è stato inviato alla prestigiosa rivista Physical Review Letters, ed è già disponibile per essere visionato online all’indirizzo http://arxiv.org/abs/1507.03414