BESIII scopre una nuova particella subatomica

I ricercatori dell'esperimento BESIII presso l'Istituto di Fisica ad Alta Energia dell'Accademia delle Scienze Cinese (CAS) hanno recentemente annunciato la scoperta di una nuova particella subatomica

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BESIII scopre una nuova particella subatomica
BESIII scopre una nuova particella subatomica

I ricercatori dell’esperimento BESIII presso l’Istituto di Fisica ad Alta Energia dell’Accademia delle Scienze Cinese (CAS) hanno recentemente annunciato la scoperta di una nuova particella subatomica. Questa particella, che si trova vicino alla soglia di massa protone-antiprotone, potrebbe rappresentare un nuovo stato legato di protoni e antiprotoni.

Fig. 1: Un ritratto dello stato legato nucleone-antinucleone. Crediti: Istituto di Fisica delle Alte Energie, CAS
Fig. 1: Un ritratto dello stato legato nucleone-antinucleone. Crediti: Istituto di Fisica delle Alte Energie, CAS

Cos’è l’esperimento BESIII?

BESIII sta per Beijing Spectrometer III (Spettrometro di Pechino III). È un esperimento di fisica delle particelle situato presso l’Istituto di Fisica ad Alta Energia (IHEP) dell’Accademia Cinese delle Scienze (CAS) a Pechino, in Cina.

BESIII è stato progettato per studiare la fisica del fascino, del charmonium e dei decadimenti di adroni leggeri. In parole povere, utilizza un acceleratore di particelle per far scontrare elettroni e positroni e analizza le particelle prodotte in queste collisioni ad alta energia.

Studiando la creazione e il decadimento di queste particelle, i ricercatori di BESIII cercano di approfondire la nostra comprensione della struttura della materia e delle forze fondamentali che governano l’universo. La recente scoperta di una potenziale nuova particella subatomica vicino alla soglia di massa protone-antiprotone è un esempio del tipo di ricerche condotte.

Fig. 2: La forma anomala della linea della struttura risonante attorno alla soglia di massa ppbar nello spettro di massa 3(π+π-). Crediti: Istituto di Fisica delle Alte Energie, CAS
Fig. 2: La forma anomala della linea della struttura risonante attorno alla soglia di massa ppbar nello spettro di massa 3(π+π-). Crediti: Istituto di Fisica delle Alte Energie, CAS

La nuova scoperta di BESIII

La scoperta si è basata su un’analisi approfondita di dati raccolti dall’esperimento BESIII, che studia le collisioni tra elettroni e positroni. I ricercatori hanno osservato un picco anomalo nella distribuzione delle masse delle particelle prodotte in queste collisioni, che potrebbe essere associato a una nuova particella.



Le proprietà di questa potenziale nuova particella sono ancora in fase di studio, ma i risultati preliminari suggeriscono che potrebbe trattarsi di un tetrakvark, ovvero una particella composta da quattro quark.

I tetrakvark sono stati ipotizzati da tempo, ma finora non erano mai stati osservati sperimentalmente.

La scoperta di questa nuova particella potrebbe avere implicazioni significative per la nostra comprensione della struttura della materia e delle forze fondamentali che governano l’universo. I ricercatori continueranno a studiarla per determinarne le proprietà esatte e il suo significato per la fisica moderna.

BESIII scopre una nuova particella subatomica

BESIII scopre una nuova risonanza che suggerisce uno stato legato ppbar

La collaborazione BESIII ha recentemente riportato l’osservazione di una forma anomala della linea attorno alla soglia di massa ppbar nel decadimento J/ψ→γ3(π + π – ), che indica l’esistenza di uno stato legato ppbar. La scoperta è stata pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.

La vicinanza in massa a 2 mp suggerisce stati legati nucleone-antinucleone, un’idea che ha una lunga storia. Prima della nascita del Modello Quark, uno stato legato nucleone-antinucleone era già stato proposto dal Prof. E. Fermi e dal Prof. CN Yang.

C’è un accumulo di prove di comportamento anomalo nel sistema protone-antiprotone vicino alla soglia di massa ppbar, ad esempio, J/ψ→γppabr , J/ψ→γπ + π – η ‘ e il fattore di forma effettivo del protone determinato da e + e – →ppbar, che mostra un picco stretto o un decadimento molto ripido attorno alla soglia di massa ppbar, che ha ispirato molte speculazioni e rinnovato l’interesse sullo stato legato nucleone-antinucleone.

X(1840) è una nuova struttura scoperta nel processo J/ψ→γ3(π + π – ) nel 2013 con un campione di subdati dell’esperimento BESIII, anch’esso situato vicino alla soglia di massa ppbar. Un’ulteriore esplorazione della forma della linea di X(1840) è essenziale per comprenderne meglio la natura.

Pertanto, l’esperimento BESIII ha eseguito un’indagine sullo spettro di massa 3(π + π – ) con 10 miliardi di eventi J/ψ, che è circa 45 volte più grande del campione di sottodati utilizzato nella misurazione precedente.

È stata osservata per la prima volta una forma anomala della linea X (1840) vicino alla soglia di massa ppbar. Dopo molti tentativi, si è scoperto che il modello con una somma coerente di due parametrizzazioni di Breit-Wigner può fornire una buona descrizione dei dati, che rivela una nuova risonanza X (1880) con una significatività statistica maggiore di 10σ, e la massa e la larghezza sono determinati rispettivamente a 1882,1±1,7±0,7 MeV/c 2 e 30,7±5,5±2,4 MeV/c. La vicinanza della sua massa alla soglia di massa ppbar supporta l’esistenza di uno stato legato a ppbar

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