Pentaquark: nuova scoperta al CERN

La parola atomo deriva dal greco, e significa indivisibile ( ἄτομος, ἄ alfa privativo e τέμνειν, tagliare).Il primo modello accettato dalla comunità scientifica fu quello basato sulla teoria atomica di John Dalton, che partiva da quella filosofica di Democrito e Leucippo, rielaborandola attraverso le conoscenze raggiunte in chimica ed in fisica.

 Lo scienziato sosteneva che la materia è formata da piccolissime particelle, dette atomi, che si combinano tra loro secondo rapporti fissi e costanti, e che non possono essere né creati e né distrutti, e tanto meno convertiti in atomi di altri elementi. Secondo questo modello quindi gli atomi sono le particelle più piccole esistenti.

 Questo modello si è rivelato invece inefficace nel descrivere la materia, da quando i coniugi Marie e Pierre Curie, con i loro esperimenti sulle radiazioni provarono il fenomeno della degradazione atomica e quindi dimostrarono l’esistenza di particelle ancora più piccole, dette subatomiche. Questa scoperta ha aperto la strada per un’indagine scientifica ad un nuovo livello, submicroscopico, che mira a descrivere la materia cercando di arrivare a conoscerla nei suoi dettagli più nascosti.

Pentaquark, dalla teoria alla scoperta

La scoperta dell’esistenza di particelle subatomiche portò gli scienziati a teorizzare un nuovo modello atomico che fosse in grado di descrivere le particelle tenendo conto delle conquiste scientifiche più recenti.

Thomson e  Rutherford proposero un sistema i cui principi basilari sono validi ancora oggi, in cui l’atomo risulta costituito da un nucleo, costituito dalle particelle dotate di carica positiva, i protoni, e da quelle a carica neutra, i neutroni, attorno al quale ruotano gli elettroni, corpi subatomici elettronegativi.

Con le numerose conquiste tecnologiche raggiunte nel corso del ventesimo secolo è stato possibile accedere ad una conoscenza dalla materia molto più profonda e dettagliata, con osservazioni che hanno poco alla volta trovato conferma sperimentale, aprendo lo spazio a nuovi interrogativi.

Gli scienziati, dopo aver elaborato modelli per descrivere le proprietà elettriche delle particelle, attraverso cui diviene possibile per gli atomi stabile legami tra loro, si sono interessati alla fisica delle particelle stesse.

La ricerca in quest’ambito è partita da osservazioni teoriche, confermate spesso molti anni dopo grazie a macchine tecnologiche, come il Large Hadron Collider (LHC), l’enorme acceleratore di particelle situato presso il CERN di Ginevra.

Questo strumento permette di accelerare alcuni tipi di particelle, permettendo loro di raggiungere una velocità vicina a quella della luce ed un livello altissimo di K (energia cinetica, legata al movimento  dei corpi), e successivamente di farle scontrare, osservando poi i risultati prodotti dalla collisione.

Attraverso il LHC gli scienziati sono riusciti a spiegare e descrivere i fenomeni riguardanti il Bosone di Higgs (particella che da sostanza alla materia),osservato nel 2012, i quark (particelle elementari, indivisibili), dimostrando nel 2015 l’esistenza del pentaquark.

Fisica del pentaquark

L’esistenza del pentaquark era stata già teorizzata già sul finire degli anni ’60, ma, come è avvenuto anche per il Bosone di Higgs, la conferma sperimentale è stata possibile solo diversi decenni dopo. Gli scienziati sono riusciti ad osservarlo grazie al decadimento del barione (particella composta da tre quark, come protoni e neutroni) lambda b, in tre particelle. Prima che la particella si scinda si raggiunge però un nuovo assetto di organizzazione, in cui esistono cinque quark, chiamato appunto, pentaquark.

Il pentaquark è composto da quattro quark ed un antiquark (particella elementare di segno opposto). L’importanza della sua scoperta non riguarda semplicemente la natura della particella stessa, ma principalmente l’assetto di organizzazione dei quark che lo costituiscono, ma osservato prima, e che permetterà agli scienziati di capire meglio la natura dei protoni e dei neutroni.

Tomasz Skwarnicki, il ricercatore a capo del gruppo che ha lavorato allo studio sperimentale è sicuro che questa scoperta possa convincere la comunità scientifica ad investire e a proseguire nelle ricerca nel campo delle particelle subnucleari, nel quale ci sarebbe ancora molto su cui indagare.

Lorenzo Di Meglio

Bibliografia 

William Brown , Thomas Poon – Introduzione alla chimica organica – EdiSES

John Kotz, Paul jr. Treichel, Gabriela C. Weaver – Chimica – EdiSES

R.A. Serway, J. W. Jewett Jr – Principi di Fisica

Sitografia 

http://arxiv.org/abs/1507.03414