I conti tornano

Il peso del protone? È standard. I ricercatori della Bergische Universitat Wuppertal, dell’Università Eötvös di Budapest, del centro di ricerca della Helmholtz Gesellschafte di Jülich e del Cnrs francese hanno dimostrato che il Modello standard, che descrive a livello quantistico le particelle elementari e le loro interazioni, è in grado di predire esattamente la massa dei protoni.

La massa del protone è nota dall’inizio del secolo scorso, ma, fino a oggi, i fisici teorici non erano mai stati in grado di ricavare il suo valore deducendolo semplicemente dal calcolo, senza utilizzare metodi sperimentali.

La descrizione quantitativa di un sistema quantistico è estremamente complessa: i protoni sono costituiti da quark e gluoni, particelle “virtuali” (che costituiscono il 95% della massa del nucleo), la cui esistenza non è legata ai parametri classici che applicheremmo a oggetti macroscopici, bensì a funzioni di probabilità.

Per affrontare il problema, il gruppo di ricercatori europei ha sfruttato uno strumento d’avanguardia, il supercomputer Jugene (Germania), e un modello teorico in grado di semplificare lo scenario: la cromodinamica quantistica (Qcd) su reticolo.

La Qcd su reticolo è un approccio risalente agli anni Settanta, che prevede di considerare lo spazio-tempo non più come continuo, bensì come un reticolo a quattro dimensioni, rappresentato da punti discreti distanti fra loro. La spaziatura fra i punti rappresenta il grado di approssimazione del modello. Grazie alla potenza di calcolo del supercomputer è stato possibile risolvere le equazioni per reticoli sempre più fini, ed estrapolare la soluzione per lo spazio continuo, ottenendo l’accordo fra i dati della simulazione e quelli sperimentali.

I risultati, pubblicati su Science, costituiscono un incoraggiante presupposto per l’applicazione della Qcd su reticolo a tutte quelle situazioni in cui l’esperimento è impossibile. Il trionfo della teoria sulla pratica. (l.c.)