Pubblicata su Nature la scoperta dell’effetto di dead cone per la cromodinamica quantistica

Un nuovo studio condotto nell’ambito della collaborazione ALICE al Large Hadron Collider, con il contributo decisivo dei ricercatori del Dipartimento Interateneo di Fisica M. Merlin dell’Università e del Politecnico di Bari e della sezione barese dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, ha permesso la prima misura dell’effetto di dead cone nell’ambito della cromodinamica quantistica, un fenomeno teorizzato oltre trent’anni ma finora mai direttamente osservato.

La cromodinamica quantistica (QCD) è la teoria che descrive l’interazione forte o di “colore”, la forza che rende stabili i nuclei atomici e quindi la materia. I nuclei sono composti da protoni e neutroni, ed entrambi sono costituiti da particelle più elementari chiamate quark e gluoni. Le complesse proprietà di tale forza determinano per più del 95% l’intera massa visibile dell’Universo. A differenza dell’elettromagnetismo, in cui vi è un’unica carica “elettrica”, di segno positivo o negativo, nella cromodinamica vi sono tre tipi di cariche di “colore”: la rossa, la verde e la blu, oltre alle rispettive cariche di segno opposto.  

È possibile studiare la forza fondamentale di “colore” osservando le particelle emergenti da collisioni tra protoni accelerati ad altissime energie, come quelle realizzate al collisionatore LHC del CERN di Ginevra. Nella collisione i quark contenuti nei protoni possono essere liberati per brevissimi istanti, perdendo energia per radiazione di colore, un processo che avviene sotto forma di emissione di gluoni. Questi danno origine ad una emissione a cascata, dalla quale sono infine prodotte particelle più stabili ed osservabili sperimentalmente. L’effetto di “dead cone” (cono morto), prevede la soppressione dell’emissione della radiazione di colore entro una regione conica lungo la direzione del moto del quark iniziale, tanto più ampia quanto maggiore è la massa del quark liberato nella collisione. Continua a leggere...

 Link all’articolo di Nature: Nature 605 (2022) 440-446