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Scoperto il tango delle particelle, era un mistero da 35 anni

Come in un tango, le particelle che costituiscono il nucleo degli atomi si avvicinano fino a sovrapporsi brevemente per poi respingersi con forza, ma se le particelle sono libere si comportano in modo molto diverso e i mattoncini che le costituiscono, i quark, fanno la stessa cosa. La scoperta di questo meccanismo, fondamentale per comprendere la costituzione della materia, è pubblicata sulla rivista Nature e si deve all’esperimento condotto negli Stati Uniti, presso l’acceleratore Cebaf del Jefferson Laboratory, con un importante contributo dell’Italia, con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn).


L’esperimento Clas all’acceleratore Cebaf del Jefferson Laboratory (fonte: Jefferson Laboratory)

L’esperimento, chiamato Clas, risolve un mistero che dura da 35 anni. Era infatti il 1984 quando la European Muon Collaboration (Emc) scopriva che i quark che compongono le particelle che costituiscono il nucleo degli atomi, ossia i protoni e i neutroni, si comportano in modo diverso rispetto ai quark che compongono protoni e neutroni liberi, ossia che non fanno parte di un nucleo. Da allora questo fenomeno era rimasto senza una spiegazione.

“Quello che pensiamo stia succedendo è che nelle coppie correlate si crei una forte sovrapposizione dei protoni e neutroni, il che dà ai quark al loro interno più spazio per muoversi e li porta a muoversi più lentamente”, dice il primo autore della ricerca, il fisico Barak Schmookler, della Stony-Brook University di New York. Una sorta di danza che racconta come “la struttura interna dei protoni e dei neutroni si modifica quando queste particelle si aggregano formando coppie correlate”, commenta Raffaella De Vita, della Sezione di Genova dell’Infn e portavoce della Collaborazione Clas.

Per il vicepresidente dell’Infn, Antonio Masiero, si risolve così “uno dei più misteriosi, e tuttora solo parzialmente esplorati, territori della costituzione della materia”. Nel Jefferson Laboratory lavorano circa 70 ricercatori di 11 strutture dell’Infn, riuniti nella collaborazione Jlab12 e molti di essi con ruoli di responsabilità e ruoli di coordinamento.

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