La particella che non dovrebbe esistere (e invece sì)
Sai cosa tiene insieme tutto ciò che ti circonda? Non è un unico collante, ma un insieme di forze che si alternano e si bilanciano. Alcune legano le particelle dentro gli atomi, altre le tengono in orbita. Funzionano insieme, come ingranaggi di una macchina ben oliata.
Ma cosa succederebbe se ne togliessimo una?
Un gruppo di fisici giapponesi ha appena provato a farlo davvero. Hanno creato qualcosa che si regge solo su una forza, ignorando quasi del tutto l’altra. E i risultati sono sorprendenti.
Alla ricerca di una particella neutra
Il problema era semplice: nella materia normale tutto ha una carica elettrica. Protonì e elettroni interagiscono sempre con il campo elettromagnetico, volenti o nolenti.
Serviva qualcosa di completamente neutro. Una particella che non sentisse minimamente la forza elettromagnetica.
L’hanno trovata nella η′ (eta prima), una particella strana, molto più pesante di quanto dovrebbe essere secondo le teorie più semplici. Da cinquant’anni gli scienziati si chiedono perché.
Il mistero che dura da mezzo secolo
Già negli anni ’70 il fisico Steven Weinberg aveva notato l’anomalia. Secondo la teoria, la η′ non avrebbe dovuto pesare così tanto. Era come se un oggetto minuscolo avesse il peso di uno molto più grande.
La spiegazione arrivò con un’idea: la rottura della simmetria chirale. In pratica, alcune particelle hanno una “mano” preferita, un orientamento. Quando questa simmetria si rompe all’interno del materiale nucleare, genera una massa extra. E la η′ ne ha tanta.
Ma la teoria dice che se questa particella venisse inserita dentro un nucleo, il suo peso dovrebbe diminuire.
Un esperimento audace
Il team di RIKEN ha deciso di testarla. Hanno sparato un fascio di protoni su atomi di carbonio-12, quasi a velocità luce. Il risultato: un neutrone è stato espulso e poi ha si è combinato con un altro neutrone per formare qualcosa stabile.
L’energia residua ha creato occasionalmente una η′ che si è attaccata al resto del nucleo per un tempo brevissimo — un milionesimo di milionesimo di milionesimo di un secondo.
Catching il segnale era stato difficile. Il rumore di fondo era ten volte,甚至 mille volte, più forte.