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Apr 09

TetraQUARK

LHCb-Z4430

Il quadrato della distribuzione di massa per il mesone B 25.200 decade nella coppia ψ ‘π trovata da LHCb nel loro set di dati completo. I punti neri rappresentano i dati, la curva rossa il risultato della simulazione quando viene inclusa la presenza dello stato Z (4430). La curva marrone a tratti al di sotto mostra che la simulazione non riesce a riprodurre i dati se nessun contributo da Z (4430) è incluso, stabilendo la chiara presenza di questa particella con 13.9σ (cioè, il segnale è 13,9 volte più forte di tutti i possibili fluttuazioni statistiche combinate. Queste sono le barre di errore rappresentate dalla piccola linea verticale attaccata ad ogni punto).
[Fonte: Quantumdiaries.org]

 

 

Il progetto LHCb al CERN ha appena confermato l’osservazione non ambigua di uno stato molto esotico, qualcosa che sembra stranamente essere composto di quattro quark. Per quanto inconsueto possa apparire, questa particella è stata volgarmente chiamata Z(4430), che vuol dire che la sua massa a 4430 MeV, circa quattro volte più pesante  di un protone, e con una carica elettrica negativa. La lettera Z mostra che essa appartiene ad un strana serie di particelle che sono denominate come stati XYZ.

Quindi, che cos’hanno di strano questi stati? Il modello quark convenzionale afferma che ci sono sei differenti tipi di quark, ognuno di essi accompagnato dalla sua antiparticella. Tutte queste particelle formano stati legati combinando due o più di essi. I protoni e i neutroni per esempio sono costituiti di tre quark. Tutti gli stati costituiti di tre quark sono detti barioni, Altre particelle come i π e i k, che sono spesso osservate nei processi di decadimento di particelle più pesanti, sono composta da un quark ed un antiquark. Queste formano la categoria dei mesoni. Fino al 2003, le centinaia di particelle osservate erano classificate come mesoni oppure barioni.

E quindi ecco la grande sorpresa: nel 2003, l’esperimento BELLE trovò uno stato che assomigliava ad uno stato legato di quattro quark. Da allora sono stati osservati molti altri stati singolari. Essi spesso assomigliano a stati di tipo charmonium o bottomonium, che contengono un quark charm e un antiquark charm, un qurk bottom ed un antiquark bottom. La scorsa primavera, il progetto BESIII di Pechino confermò l’osservazione dello stato Zc(3900)+ osservato anche da BELLE.

L’8 aprile l’esperimento LHCb ha dichiarato di aver trovato la Z(4430)  con 10 volte più eventi di quanto rilevato precedentemente da tutti gli altri gruppi. Il campione di dati è così grande che ha permesso a LHCb di misurare alcune sue proprietà in modo non ambiguo. Determinare i numeri quantici esatti di una particella è come ottenerne la sua impronta digitale: ciò consente ai fisici di stabilire esattamente di quale tipo di particella si tratta. Dunque lo stato  sembra essere costituito da un quark charm, da un anti-charm, da un down e da un anti-up. La loro misura esclude molte altre possibilità.

I teorici sono già al lavoro cercando di creare un modello che descriva questi nuovi stati. È un tetraquark assolutamente inedito, uno stato legato composto da 4 quark, o qualche strana combinazione di mesoni (mesoni che contengono almeno un quark charm)? La domanda è tuttora aperta.

Leggi l’articolo originale di Pauline Gagnon@Quantumdiaries.org

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