Si stringe il cerchio intorno alla misteriosa particella X esistita nei primissimi istanti dell’universo: scoperta nel 2003 e faticosamente inseguita per quasi due decenni da fisici di tutto il mondo, è stata rilevata per la prima volta in un plasma di quark e gluoni creato nell’acceleratore più grande del mondo, il Largr Hadron Collider ((Lhc) del Cern di Ginevra per riprodurre la ‘zuppa primordiale’ formata pochi milionesimi di secondi dopo il Big Bang. Il risultato, ottenuto grazie all’esperimento Cms, è pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.
Il lavoro, condotto dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (Mit), nasce dalla presa dati fatta nel 2018, quando atomi di piombo carichi positivamente sono stati fatti scontrare ad altissime velocità: si sono così prodotte quasi 13 miliardi di collisioni da cui si sono formate decine di migliaia di particelle. Questo plasma di quark e gluoni ha riprodotto la bollente ‘zuppa primordiale’ che si sarebbe creata pochi milionesimi di secondo dopo il Big Bang. In questo mezzo “le particelle elementari si sarebbero unite in innumerevoli configurazioni, prima di raffreddarsi nelle combinazioni più stabili, quelle di neutroni e protoni”, spiega Lucia Silvestris, rappresentante nazionale dell’esperimento CMS per l’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn).
Rappresentazione grafica del plasma di quark e gluoni formato subito dopo il Big Bang (fonte: S13mashina da Wikipedia)
“Nello scontrarsi prima del raffreddamento, una frazione di quark e gluoni avrebbero dato vita alle particelle X, chiamate così proprio per il mistero che avvolge la loro struttura”. Per individuarle anche nella ‘zuppa primordiale’, i ricercatori hanno vagliato le enormi quantità di dati prodotti con le collisioni usando degli algoritmi di apprendimento automatico, opportunamente ‘addestrati’ con quanto i modelli teorici prevedono della particella X. In questo modo sono riusciti a identificare i segnali della presenza di circa 100 particelle X.
“Per ora siamo in grado di dire che ci sono, ma non abbiamo statistiche sufficienti per dire qualcosa in più sulla loro natura”, sottolinea Silvestris. “Le due teorie più accreditate sostengono che la particella X potrebbe essere formata da quattro quark oppure da due mesoni: per fare chiarezza saranno preziose le prossime due raccolte dati, il Run 3 (che inizierà questa primavera) e il Run 4 (che dovrebbe partire tra il 2028 e il 2029). Capire la struttura della particella X sarà cruciale per definire meglio quali tipi di particelle erano presenti agli albori dell’universo”.
