LHCb scopre due nuovi barioni

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P. Campana   22-12-2014    Leggi in PDF
Credits: © Cern on behalf of the LHCb collaboration

La collaborazione LHCb ha recentemente inviato alla rivista Physical Rewiew Letters un articolo che riferisce della scoperta di due nuove particelle (di tipo barionico, particelle simili al protone e al neutrone) predette dal modello a quark, ma mai viste prima d'ora. Si tratta degli stati Ξb and Ξ*b, costituiti entrambi da quark b, s e d.

Grazie al fatto che i quark b sono relativamente pesanti, queste nuove particelle hanno una massa circa 6 volte quella del protone. Tale valore dipende anche da come i quark sono organizzati all'interno del sistema: nel caso dello stato Ξb (M=5935 MeV/c²) gli spin dei quark s e d sono orientati in verso opposto, per lo Ξ*b (M=5955 MeV/c²) sono allineati, dando origine a una massa leggermente superiore.

Le due particelle sono state osservate studiando il loro decadimento nello stato fondamentale Ξ0b e in un π. Entrambe le particelle hanno una vita media brevissima che non è non rivelabile sperimentalmente, ma LHCb ha ugualmente potuto misurarne le larghezze di decadimento, determinando che tra i due stati, quello più massivo è quello anche più instabile. Nella figura si riporta la distribuzione di massa invariante che indica chiaramente i picchi dello Ξb (a sinistra) a dello Ξ*b (a destra), mentre la finestra di ingrandimento mostra la regione relativa allo stato di massa minore.

Il risultato testimonia la grande precisione con cui LHCb è capace di identificare queste particelle: l'errore sulla differenza di massa tra le due particelle è di soli 20 keV/c², pari a 3 milionesimi di quella dello Ξ0b.

La misura è un importante test del modello della cromodinamica quantistica (QCD) non-perturbativa, teoria che descrive le interazioni a bassa energia tra i quark. I teorici potranno usare queste misure come base per future estrapolazioni su altri stati.

Per saperne di più.



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