Scoperta al CERN una particella mai vista: è simile al protone ma cambia tutto quello che sappiamo sulla materia

Una nuova particella subatomica entra nel catalogo della fisica moderna e arriva dai laboratori del CERN di Ginevra. Il risultato porta la firma della collaborazione LHCb, uno dei grandi gruppi scientifici internazionali che lavorano al CERN, impegnato nello studio delle interazioni tra particelle elementari all'interno del Large Hadron Collider. La scoperta riguarda un barione simile al protone ma con una struttura interna diversa, capace di offrire nuove informazioni sulla forza forte, quella che tiene uniti i costituenti fondamentali della materia.

Secondo quanto riportato dal CERN (fonte ufficiale), la particella è composta da due quark charm e un quark down. Si tratta di una configurazione rara: nel protone tradizionale, infatti, si trovano due quark up e un quark down. La sostituzione dei quark up con quelli charm rende questo nuovo stato circa quattro volte più massiccio rispetto al protone.

Il risultato non è solo una curiosità teorica. I quark sono i mattoni fondamentali della materia e si presentano in sei "sapori": up, down, charm, strange, top e bottom. Le loro combinazioni danno origine a particelle come mesoni e barioni, molte delle quali risultano instabili. Proprio questa instabilità è una sfida sperimentale: le particelle decadono rapidamente e vengono identificate attraverso i prodotti del loro decadimento, osservati dai rivelatori.

LHCb ha individuato la nuova particella analizzando i dati delle collisioni protone-protone raccolti durante il terzo ciclo operativo dell'acceleratore. Il segnale ha raggiunto una significatività statistica di 7 sigma, un valore ben oltre la soglia richiesta per dichiarare una scoperta in fisica delle particelle.

Un elemento chiave riguarda l'evoluzione tecnologica dell'esperimento. La particella rappresenta infatti la prima identificata dopo l'aggiornamento del rivelatore LHCb completato nel 2023. Il nuovo sistema consente di raccogliere una quantità di dati molto più elevata rispetto al passato, con sensibilità e velocità di acquisizione aumentate. Questo si traduce nella possibilità di osservare fenomeni rari con maggiore precisione.

Dal punto di vista teorico, la scoperta offre un banco di prova per la cromodinamica quantistica, la teoria che descrive la forza forte. I ricercatori potranno utilizzare questo nuovo barione per verificare i modelli che spiegano come i quark si legano tra loro, non solo nelle particelle note ma anche in stati più complessi come tetraquark e pentaquark.

Non si tratta del primo caso di barione con due quark pesanti osservato da LHCb. Un risultato simile era stato annunciato nel 2017, con una particella che differisce solo per la presenza di un quark up al posto del quark down. La nuova variante mostra una vita media ancora più breve, fino a sei volte inferiore, a causa di effetti quantistici più complessi.

Il conteggio complessivo delle particelle di questo tipo individuate dagli esperimenti del Large Hadron Collider sale così a quota 80 adroni scoperti. I ricercatori puntano ora a individuare altri membri della stessa famiglia, con l'obiettivo di ampliare la comprensione delle strutture fondamentali della materia.