Particolare del tunnel dove sono localizzati i rivelatori dei protoni. Crediti: Totem Collaboration
Dopo la scoperta del bosone di Higgs, rilevato per la prima volta nel 2012 negli esperimenti Atlas e Cms, in questi giorni Lhc torna a far parlare di sé. Nel tunnel circolare di 27 chilometri al di sotto del confine tra Francia e Svizzera, una squadra di fisici sperimentali sembrerebbe aver trovato la quasiparticella subatomica chiamata odderon, teorizzata fin dagli anni ’70 ma mai rilevata, forse a causa delle limitazioni tecnologiche. Limitazioni che sembrano essere state superate dall’esperimento Totem, un altro rivelatore di particelle costruito per Lhc. I risultati della ricerca – riportati su due articoli, già approvati dal Cern come preprints, attualmente presenti sui server arXiv e del Cern, saranno sottomessi a breve per la pubblicazione sulle riviste peer-reviewed – sono frutto dell’analisi di dati raccolti a 13 tera elettronvolt (TeV), l’energia più elevata alla quale si siano mai fatti scontrare protoni.
La scoperta riguarda gli adroni (la famiglia di particelle subatomiche che include protoni e neutroni), composti da quark “incollati” insieme da gluoni. Oggetto di questo studio sono le collisioni nelle quali i protoni rimangono intatti dopo la collisione stessa. In tutti gli esperimenti precedenti, gli scienziati avevano rilevato collisioni che coinvolgevano solo un numero pari di gluoni scambiati tra i diversi protoni. Questa volta sembrerebbe che i ricercatori, utilizzando un’energia molto più alta e osservando le collisioni con maggiore precisione, abbiano trovato un numero dispari di gluoni scambiati nelle collisioni, senza alcun quark. Per spiegare la scoperta, Timothy Raben, un teorico delle particelle della Kansas University che ha lavorato all’odderon, paragona i protoni a due grandi camion a due piani per il trasporto di autoveicoli: «I protoni interagiscono come due grandi camion che trasportano automobili. Se questi due camion si schiantassero uno contro l’altro, dopo l’incidente esisterebbero ancora ma le macchine che stavano trasportando sarebbero sparse sulla strada, non più a bordo dei camion stessi. Inoltre, in seguito allo scontro, ci ritroveremmo anche nuove macchine sull’asfalto, perché l’energia si è trasformata in materia».
Totem è uno dei sei rivelatori di particelle (Alice, Atlas, Cms, Lhcb, Lhcf e Totem) costruiti per Lhc. L’esperimento è stato progettato per rivelare i protoni che non sono distrutti dalla collisione ma che vengono solo leggermente deviati. I rilevatori di particelle di Totem sono posizionati a pochi millimetri dai fasci in uscita dei protoni che non interagiscono. Confrontando i risultati attuali con le misurazioni effettuate a energie inferiori utilizzando acceleratori di particelle meno potenti, i coautori del lavoro hanno fatto una stima del “parametro rho“, un parametro che può essere usato per provare l’eventuale presenza di odderon. La novità è che le misure di Totem di questo parametro rho sembrano implicare che odderon abbia fatto la sua comparsa.
Per saperne di più:
- Leggi su Arxiv il preprint dell’articolo “First measurement of elastic, inelastic and total cross-section at s√=13 TeV by TOTEM and overview of cross-section data at LHC energies“, della TOTEM Collaboration
- Leggi sul server del Cern il preprint dell’articolo “First determination of the ρ parameter at √ s = 13 TeV – probing the existence of a colourless three-gluon bound state“, della TOTEM Collaboration