L’esperimento LHCb del CERN scopre una nuova forma di asimmetria materia-antimateria

Fisica delle particelle: dall’esperimento dell’acceleratore di Ginevra, con importante contributo UniFe, una nuova pietra miliare sul rapporto materia-antimateria che regge l’Universo. 

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esperimento LHCb

Nuova importante scoperta con il contributo dell’Università di Ferrara nel campo della struttura elementare della materia, che aggiunge un tassello fondamentale alla conoscenza della asimmetria tra materia-antimateria su cui si regge l’attuale Universo: l’esperimento LHCb, uno dei quattro grandi test del Large Hadron Collider LHC, il super-acceleratore del CERN a Ginevra, ha riportato la scoperta in uno speciale seminario al CERN di Ginevra e alla conferenza internazionale Recontres de Moriond EW.

Nel decadimento di particelle contenenti un quark “charm” è stata misurata per la prima volta un’asimmetria di comportamento rispetto alle corrispondenti antiparticelle chiamata violazione della simmetria CP, cioè di carica e di parità. I quark rappresentano i mattoni fondamentali di cui sono formati ad esempio i protoni e neutroni i quali a loro volta, insieme agli elettroni, costituiscono gli atomi. Per ciascuno di questi quark esiste la corrispondente antiparticella, che costituisce appunto l’antimateria. Il risultato è stato ottenuto dall’esperimento LHCb, uno dei quattro enormi rivelatori dislocati lungo l’anello sotterraneo di 27 km dell’acceleratore LHC del CERN di Ginevra.

Quella tra materia e antimateria è un’asimmetria minuscola. Eppure, è sufficiente a far sì che il nostro Universo esista e sia fatto di materia. Su questa asimmetria resta ancora molto da capire: la scoperta di oggi, frutto di un lavoro decennale da parte di una vasta collaborazione internazionale, rappresenta il raggiungimento di un traguardo destinato a entrare nella storia della fisica delle particelle elementari.

«La violazione CP è uno dei processi chiave che spiega perché l’attuale Universo si componga di particelle di materia con soltanto una residuale presenza di antimateria. In passato la violazione era stata osservata solo nel decadimento dei quark “strange” e “beauty”, che hanno carica -1/3 di quella del protone. Ora abbiamo osservato e misurato il fenomeno per la prima volta anche sul quark “charm”, che invece ha carica +2/3» sottolinea Massimiliano Fiorini, responsabile del gruppo di ricerca ferrarese.

La scoperta apre un nuovo campo di studi per la fisica delle particelle e rappresenta un ulteriore pezzo del complesso puzzle dei meccanismi alle basi del funzionamento dell’Universo. La caccia a nuovi fenomeni fisici, che vadano oltre il Modello Standard nella descrizione della realtà fisica, continua.

La collaborazione scientifica LHCb è un sodalizio internazionale di decine di istituti, tra i quali l’Università di Ferrara, con un gruppo di fisici costituito da Roberto Calabrese, Massimiliano Fiorini, Eleonora Luppi, Luciano Pappalardo e Luca Tomassetti. Al gruppo ferrarese della collaborazione LHCb appartengono anche i ricercatori e tecnologi della sezione di Ferrara dell’INFN, Mirco Andreotti, Wander Baldini, Concezio Bozzi, Angelo Cotta Ramusino e Stefania Vecchi. Completano il gruppo tecnici dell’Università e dell’INFN e giovani laureandi, dottorandi e assegnisti di ricerca: lavorando con passione in un ambiente internazionale altamente competitivo hanno aumentato il proprio bagaglio di esperienza e conoscenza e hanno avuto modo di farsi apprezzare per le loro qualità. Il gruppo ha avuto un ruolo importante nella costruzione del rivelatore dei muoni ed è fortemente coinvolto nello sviluppo del nuovo rivelatore di luce Cherenkov che verrà utilizzato nella presa dati ad alta luminosità prevista per il 2021. Oltre alla costruzione di rivelatori fondamentali per l’esperimento, il gruppo ferrarese si occupa di selezione e analisi dati, di sviluppo di sistemi di calcolo e gestione dei dati.

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