Sulle tracce del pentaquark

Il sogno di Einstein di trovare una strada che porti alla grande unificazione delle leggi fondamentali non si è ancora realizzato; tuttavia, scrutando l’affascinante mondo delle particelle elementari, sembrano emergere tracce dell’unica teoria che potrebbe racchiudere tutto: la Supersimmetria, un mondo dove ogni particella ha un suo partner. Così per ogni fotone ci sarà un fotino, per ogni gluone un glutino. Nell’ambito dell’annuale appuntamento di Erice della Scuola internazionale di fisica subnucleare del centro di cultura scientifica “Ettore Majorana”, Gabriele Veneziano della divisione teorica del Cern di Ginevra, padre della teoria delle stringhe, ha presentato un suo lavoro, che non vuole chiamare teoria bensì “un interessante sviluppo tecnico che permette un nuovo approccio alla risoluzione dei problemi delle interazioni nucleari”.Secondo Veneziano, “in realtà forse un po’ diverse, ma vicine al mondo in cui viviamo, la cromodinamica quantistica (la teoria che descrive le interazioni tra quark e gluoni, NdR) acquista proprietà di Supersimmetria”. Ma cerchiamo di capire qual’è questo ipotetico mondo: “nel nostro mondo”, spiega il fisico, “si pensa che la forza nucleare sia descritta da quark e gluoni e che i quark esistano in tre colori diversi; quello che vogliamo far vedere è invece che se consideriamo un mondo dove i quark hanno N colori – con N molto grande – avremmo una situazione sempre più prossima alla Supersimmetria”. L’intuizione di Veneziano – che pare trovi parziali riscontri sperimentali – nasce, come lui stesso dice, dalle teorie delle stringhe, “dove si vedeva questa relazione tra teorie supersimmetriche e non supersimmetriche, ma in modo matematico, astratto; poi si è capito che fra queste teorie non supersimmetriche poteva rientrare anche la teoria delle interazioni forti”. Le tracce di supersimmetria “viste” da Veneziano possono essere utili per capire meglio il confinamento dei quark, il fatto cioè che queste particelle non possono essere osservate libere se non allo stato di plasma. Considerato che i quark sono gli ingredienti basilari della materia, l’interesse del mondo scientifico verso questi nuovi confini delle conoscenze è notevole. “La possibilità di formulare la teoria delle interazioni forti con un numero arbitrario di quark, permette di correggere la cromodinamica quantistica. Si tratta di un artificio matematico che serve a spiegare alcune cose altrimenti per ora inspiegabili”, ha affermato Sergio Ferrara, anche lui della divisione teorica del Cern di Ginevra. Secondo il ricercatore, le tracce di Supersimmetria sono più di una: “le prime prove indirette”, spiega, “sono state trovate al Lep del Cern di Ginevra dal gruppo di ricerca guidato da Antonino Zichichi; inoltre il fatto che il neutrino abbia una massa e che il 90 per cento della materia che costituisce l’Universo sia costituito di materia oscura, stanno a indicare che c’è una nuova fisica. E la Supersimmetria fornisce un candidato naturale per la materia oscura: il neutralino”. Indicazioni ancora più importanti sull’esistenza di una nuova fisica giungono da Boston: recenti ricerche presentate in quella città hanno rivelato discrepanze del momento magnetico anomalo del muone (particella elementare appartenente alla famiglia dei leptoni). L’attenzione dei fisici di tutto il mondo è adesso rivolta all’acceleratore in costruzione al Cern di Ginevra (Lhc) – il più potente mai realizzato finora – e che dovrebbe catturare la particella di Higgs. “La Supersimmetria”, dice Ferrara “è l’unica teoria che spiega la possibilità di avere una particella fondamentale, Higgs appunto, predetta dal Modello Standard; è cioè una teoria che unifica particelle materiali che producono campi di forza con i portatori stessi delle forze; si tratta dell’unica estensione possibile dello spazio/tempo in cui si mettono sullo stesso piano proprietà di bosoni con quelle dei fermioni”.L’incessante ricerca della madre di tutte le leggi che governano il micro e il macro cosmo, lo scorso anno avrebbe portato – i risultati di successivi esperimenti sono contrastanti – alla cattura da parte di ricercatori dell’Università di Osaka (Giappone) di una particella, “cugina” del protone, composta da 5 quark, chiamata Theta+; le particelle note sono formate da tre quark (protoni) e due quark (mesoni). La nuova forma di materia, tuttavia, così come il bosone di Higgs, sembra giocare a nascondersi: sfugge a una inequivocabile osservazione sperimentale. Al Jefferson Lab degli Stati Uniti – ha annunciato a Erice il responsabile dell’esperimento, Lawrence Cardman – è in corso un’osservazione dedicata; i risultati saranno resi noti nei prossimi mesi. Il pentaquark, teorizzato sette anni fa dal fisico russo Dimitri Diakonov, per Gabrile Veneziano – che sull’argomento sta lavorando con Giancarlo Rossi, ordinario di Metodi matematici per la fisica nell’Università di Roma Tor Vergata – “apre interessanti prospettive teoriche”. Infatti, se da un lato potrebbe chiarire alcuni aspetti oscuri del mondo delle particelle già note, dall’altro apre la strada alla comprensione di quel mondo fatto di particelle esotiche sulle quali, in alcuni casi, non c’è addirittura certezza della loro reale esistenza in quanto le osservazioni potrebbero essere il frutto di errori nell’interpretazione dei dati sulle collisioni. Tra i fisici c’e’ pure chi si spinge oltre, come Luciano Maiani, ex direttore del Cern, secondo cui il pentaquark potrebbe lasciar ipotizzare l’esistenza di un mesone (quelli noti sono composti da un quark e un antiquark) fatto da quattro quark. Gli scenari sono aperti, mentre la caccia al pentaquark continua: Amand Faessler, fisico teorico dell’Università di Tubinga (Germania) sostiene che “la mancata conferma della scoperta non significa necessariamente che non esista; molto probabilmente la statistica oggi in possesso degli sperimentatori non è ancora sufficiente per poter confermare o escludere l’esistenza del pentaquark”.

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