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The charm and the beauty of LHC

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Alla ricerca di particelle elusive

Ogni cosa, dalle galassie alle molecole è composta da combinazioni di quark e leptoni, ma i quark non sono mai stati osservati in stato libero in natura. Nel tentativo di rilevarli, gli scienziati hanno svelato errori di misurazione che guideranno gli esperimenti futuri.

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Per coloro che credono che la fisica sia noiosa, potrebbe essere necessario un corso di aggiornamento. L'Universo, secondo la fisica delle particelle, è simile alla storia di Alice nel Paese delle Meraviglie. Alcune particelle trasportano una carica di colore invece di una carica elettrica. Alcune hanno gusti. Esistono particelle di materia convenzionali, ma anche alcune che portano forza, come il gluone che "incolla" insieme altre particelle. I quark non sono mai stati osservati in stato libero in natura, ma solo confinati in adroni mediante il campo di gluoni. Gli scienziati finanziati dall'UE si sono impegnati a misurare e sciogliere due quark. Il progetto HFQGP ("The charm and the beauty of LHC") ha sfruttato il forte rilevatore di ioni ALICE nell'acceleratore di particelle più grande e più potente del mondo. Il team ha esplorato gli adroni nelle condizioni ipotizzate per indurre una transizione verso un plasma di quark e gluoni liberi (plasma quark-gluone). Gli esperimenti iniziali hanno studiato per la prima volta le collisioni protone-piombo (p–Pb) asimmetriche, un tipo di collisione protone-nucleo usato come riferimento per sciogliere le firme di un mezzo caldo non confinato. Come per i dati Pb–Pb e p–p giunti in precedenza, è stata creata una task force per impostare il protocollo sperimentale ed effettuare le prime analisi dei dati p–Pb. Uno scienziato HFQGP è stato uno dei due coordinatori aventi il ruolo di gestire la caratterizzazione degli eventi. Data la natura asimmetrica delle collisioni p–Pb rispetto a quelle p–p o Pb–Pb, è stata data un'enfasi particolare alla determinazione di centralità relativa alla regione di interazione durante la collisione. Questo ha aperto nuove porte su fenomeni unici e ha messo in luce un errore nella misurazione che dipende dalla selezione del campione dell'evento. Il suo significato viene riconosciuto attraverso numerose recenti sessioni speciali in occasione di grandi conferenze sull'argomento. Sebbene siano stati osservati segni della loro libera esistenza durante esperimenti, finora i quark liberi restano un Santo Graal della comunità della fisica delle particelle. L'avvicinamento a protocolli sperimentali per ridurre gli errori di misurazione come ipotizzato dagli esiti di HFQGP potrebbe porre tale Graal a portata di mano.

Parole chiave

Particelle elusive, particelle, quark, fisica delle particelle, gluone, adroni, ALICE, acceleratore di particelle, quark liberi, plasma al quark-gluone, guida di protoni, p–Pb, collisione nucleo di protoni

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