Oltre il bosone di Higgs, la ricerca dei fisici baresi pubblicata su Nature

Il CERN è il più grande laboratorio mondiale per la ricerca scientifica sulla fisica delle particelle elementari. ALICE è uno dei maggiori esperimenti in funzione ad LHC, il grande collisore di adroni del CERN, un acceleratore circolare con una circonferenza di 27 km che corre sottoterra nell'area di Ginevra, tra la Svizzera e la Francia. I fisici del dipartimento Interateneo di Fisica M. Merlin dell'Università di Bari, del Politecnico di Bari e della sezione di Bari dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare hanno costruito parti fondamentali del grande apparato ALICE, quali il rivelatore a pixel di silicio, che è posto nella zona più interna dell'esperimento.

Dallo studio dei frammenti prodotti nella collisione tra le particelle accelerate da LHC a velocità prossime a quella della luce si deducono le proprietà dei costituenti primi della materia, le "particelle elementari" e delle loro interazioni fondamentali, che sono alla base delle proprietà dell'Universo in cui viviamo. La scoperta del bosone Higgs, avvenuta proprio dieci anni fa sempre grazie all'LHC del CERN, è l'esempio più noto e che ha portato all'assegnazione del premio Nobel a Peter Higgs e François Englert che avevano teorizzato la sua esistenza già nel 1964.

Gli studi al CERN con LHC non si sono fermati al bosone di Higgs e sono tutt'ora in corso, con un programma già approvato sino al 2038. Una nuova recente scoperta, con il contributo fondamentale dei fisici baresi dell'esperimento ALICE, si è guadagnata in questi giorni l'attenzione della comunità scientifica e la pubblicazione su Nature, la più prestigiosa rivista internazionali. Si tratta del cosiddetto effetto di "dead cone" per la forza forte, anche chiamata forza di "colore" per via dei nomi assegnati alle cariche dei costituenti elementari: carica rossa, verde e blu. Tale forza rende stabili i nuclei atomici e quindi la materia, e le sue proprietà determinano per più del 95% l'intera massa visibile dell'Universo. L'effetto di dead cone era stato teorizzato oltre trent'anni fa, ma aveva sempre eluso una sua misura diretta. L'effetto ricorda quello dell'onda d'urto creata quando un jet supersonico supera la velocità del suono, come avveniva per il Concorde mentre viaggiava tra Parigi e New York. Ed in effetti i fisici hanno studiato jet di particelle collimate ed originate da una particella particolarmente rara e massiccia, il "quark charm", dimostrando come in un cono che si apre attorno alla direzione di volo del quark sia soppressa la produzione di altre particelle, dando appunto origine ad un "cono morto".

Un ruolo chiave nella scoperta è stato l'impiego del rivelatore a pixel di silicio, che ha permesso la ricostruzione delle particelle contenenti il quark charm. L'esperimento ALICE ha iniziato in questi giorni a raccogliere nuovi dati, dopo un periodo di riposo per LHC, in cui la strumentazione di misura è stata sostituita con una nuova e più performante, anch'essa sviluppata dal gruppo barese, e che potrebbe presto condurre a nuove scoperte.

Link alla pubblicazione sulla rivista Nature: https://www.nature.com/articles/s41586-022-04572-w