Da LHC uno sguardo alla "zuppa primordiale" di particelle
Il Large Hadron Collider del CERN di Ginevra non è dedicato solo alla ricerca del bosone di Higgs:
dallo studio delle collisioni di ioni pesanti vengono importanti indicazioni per la comprensione del
plasma quark-gluonico, la "zuppa di particelle" presente nell'universo primordiale, in condizioni di
densità di materia e di temperatura elevatissime (red)
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Un liquido "più perfetto" del liquido perfetto
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Da LHC uno sguardo alla "zuppa primordiale" di particelle
Esplorare lo stato
estremo della materia primordiale
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La transizione di fase del plasma a quark-gluoni
Un liquido perfetto
fisica delle particelle cosmologia fisica
La scoperta del bosone di Higgs annunciata lo scorso luglio dai ricercatori del Large Hadron Collider
(LHC) del CERN di Ginevra è stata certamente una pietra miliare per la fisica del XXI secolo, eppure
nel giro di poco tempo altre importanti questioni potrebbero trovare una risposta, sia pure parziale.
Una di queste è la costituzione della materia nei primi istanti dell'universo, denominata plasma quarkgluonico, per la quale si attendono le misurazioni condotte nel 2011 in quattro settimane di presa dati
negli esperimenti ALICE, ATLAS e CMS presso 'LHC, misurazione che vengono presentate in questi
giorni nell'ambito della conferenza Quark Matter 2012.
L'interno del rivelatore ALICE
presso l'LHC del CERN di Ginevra (cortesia CERN)“Stiamo entrando in una nuova fase in cui non solo
osserviamo il fenomeno del plasma quark–gluonico, ma siamo in grado anche di condurre misurazioni
ad alta precisione grazie alla disponibilità di diverse sonde”, spiega Fabiola Gianotti, portavoce di
ATLAS. “Questi studi contribuiranno in modo significativo alla comprensione dell'universo primordiale.”
La possibilità di gettare uno sguardo nella zuppa primordiale di particelle è garantita dalla capacità di
LHC di far collidere tra loro ioni pesanti ricreando così una densità di materia 100.000 volte maggiore di
quella dell'interno del Sole e paragonabile a quella delle stelle di neutroni. Un altro parametro
fondamentale in questo caso è quello dell'energia del plasma: quella raggiunta dall'LHC è del 38 per
cento maggiore rispetto al primato finora ineguagliato raggiunto al Brookhaven National Laboratory nel
2010.
Secondo la cromodinamica quantistica, la materia è formata da quark con diverse caratteristiche,
mentre i gluoni mediano l'interazione forte che agisce tra i quark, facendo da “collante” (dall'inglese
glue - “colla” - deriva infatti in nome di queste particelle). Negli
istanti successivi al big bang, in virtù degli enormi valori dell'energia in gioco, questi due costituenti non
si presentavano confinati nella materia ordinaria ma liberi, in uno stato che viene comunemente
denominato plasma.
Collisioni di ioni pesanti
rivelate da ALICE nel 2011 (cortesia CERN)Sempre secondo la teoria, una delle firme caratteristiche
della formazione del plasma quark gluonico è la dissociazione del charmonium, frutto dell'associazione
di un quark charm con il suo antiquark. Poiché interagiscono con il plasma quark gluonico, le coppie
charm-anticharm sono una delle “sonde” scelte dagli esperimenti ALICE e CMS per verificare le
caratteristiche di questo stato estremo della materia.
Ma il menu sembra essere ancora più ricco e prevede anche lo studio della soppressione di stati quarkantiquark (quarkonium) e del jet quenching, il fenomeno in virtù del quale getti di particelle ad alta
energia si frammentano in un denso plasma quark-gluonico.
“CMS presenterà nuovi importanti risultati non solo sulla soppressione quarkonio, ma anche sulle
proprietà fondamentali del di questo stato della materia e del fenomeno del jet quenching, ha
sottolineato, Joseph Incandela, portavoce dell'esperimento CMS.
