Il Pentaquark: che ci si impara?

A.D. Polosa   25-08-2015    Leggi in PDF

"Ah è stato trovato il Pentaquark ... e che ci si impara?". Questa frase l'ho sentita negli ultimi giorni molto spesso, durante sporadiche discussioni con colleghi sulle recenti notizie dall'esperimento LHCb.

Non si tratta di una dichiarazione di curiosità scientifica. Nonostante la forma interrogativa, è per lo più una affermazione di disinteresse o di snobismo, perché il Pentaquark non è "fisica fondamentale", ma piuttosto è "chimica" degli adroni, dove il termine chimica viene usato come sinonimo di vuota tassonomia: una noia mortale, insomma! Nulla a che vedere con la purezza della fisica fondamentale.

Naturalmente la scoperta del bosone di Higgs ha una ben altra portata per la comprensione del mondo, inutile dirlo. Tuttavia, osserverei un paio di cose che riguardano entrambe le scoperte.
1) Molti si sono esercitati nell'uso del “che ci si impara? a che serve? perché spendere tutti questi soldi?” quando si è esultato per la scoperta della particella di Higgs. Voci esterne alla comunità scientifica, s'intende. In altri termini, c'è sempre qualcuno pronto con il "che ci imparo?" sia fuori della comunità scientifica (prevedibile), sia al suo interno (meno ovvio).
2) 3/4 della struttura di Higgs della teoria Standard delle particelle elementari era stata già "osservata" nelle polarizzazioni longitudinali di W e Z. Mancava il restante 1/4, clamorosamente confermato dagli esperimenti CMS e ATLAS. Qui allora ci si potrebbe attaccare la seconda frase ricorrente nelle discussioni sul Pentaquark "Lo sapevamo già che ci doveva essere!", che si è sentita anche sulla particella di Higgs.

E invece no. Non lo sapevamo. Come di certo non sapevamo che esistesse per forza una particella che rispondesse all'identikit del bosone di Higgs e neanche sappiamo ancora se si tratti di una particella elementare o composta (la chimica dell'Higgs?). È per tutto questo che si è fatto un esperimento delle proporzioni di LHC.

Frank Wilczek (MIT) — premio Nobel per la scoperta della libertà asintotica nella Cromodinamica Quantistica (QCD) — in relazione al Pentaquark commenta, su Nature, "It's about the most exciting discovery in QCD I could imagine". Un entusiasta della tassonomia adronica, o c'è veramente qualcosa da capire ?

La chiave è nella connessione menzionata da Wilczek fra la scoperta del Pentaquark e la QCD. Se fossimo certi che tutti i Tetraquark discussi negli ultimi anni e i nuovi Pentaquark non sono altro che delle molecole di adroni tenute insieme da forze nucleari, su distanze lunghe rispetto alle dimensioni di un singolo adrone (se fossero cioè analoghi al deuterio ma con energie di legame anche inferiori), varrebbe comunque la pena di approfondire le ricerche, ma il numero di implicazioni discendenti dell’esistenza di tali strutture sarebbe inferiore.

Se invece, con la scoperta dei Pentaquark, venisse corroborata la comprensione del ruolo dei diquark negli adroni, come unità costituenti, si potrebbero guadagnare conoscenze su vari aspetti della QCD di bassa energia — il settore più vasto, e meno noto, della teoria. A svantaggio della teoria molecolare possiamo dire che il più famoso dei mesoni Tetraquark (la X(3872)) viene prodotto con sezioni d'urto molto alte nelle collisioni protone-protone a LHC. Questo fatto grida a sfavore dell'ipotesi di una molecola adronica debolmente legata, visto che non si è mai osservata una significativa produzione di deuterio nelle stesse condizioni cinematiche.

Analogamente, il caso dei nuovi Pentaquark di LHCb non si presenta in veste molecolare, per quanto ci si possa sforzare di volerlo vedere così. Infatti ne sono stati scoperti due, con parità opposta, e non si può pensare a molecole, debolmente legate, che abbiano anche eccitazioni orbitali!

Forse allora ha ragione Wilczek, la scoperta del Pentaquark aggiungerà conoscenze alla QCD e questo va chiarito — tale è lo scopo della ricerca della ricerca di base.

Lo stesso giorno in cui è stato annunciato il Pentaquark, la sonda New Horizons ha fatto il suo volo radente su Plutone. Le magnifiche montagne di ghiaccio alte 3500 metri...: "e che ci si impara?".

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