Così gli agenti speciali del Cern hanno catturato il Pentaquark

Strani giorni, cantava Battiato sulla scia di Hemingway o forse di un film di fantascienza. Strani giorni questi nostri in cui da lontano lontano una sonda - New Horizons - ci invia foto ravvicinate da Plutone, mai osservato con altrettanta nitidezza. Dall’altra, dal profondo dentro delle cose più vicine a noi, il Large Hadron Collider di Ginevra accerta l’esistenza di un altro frammento dell’infinitamente piccolo: il pentaquark. Segnalato già negli anni 60, era sfuggito fino ad oggi ad ogni tentativo di cattura. Il LHC è riuscito a fermarlo permettendoci di pensare una nuova forma di materia. O per lo meno di pensare la materia in una forma decisamente nuova. I risultati dell’esperimento sono adesso al vaglio della prestigiosa Physical Review Letters, accompagnati da un biglietto del Dr Patrick Koppenburg, coordinatore degli esperimenti di fisica del LHCb in cui si legge: «Non c’è modo di pensare che ciò che abbiamo visto sia dovuto a qualcosa di diverso da una nuova particella».

La scoperta ha radici antiche. Nel 1964 due fisici teorici, Murray Gell Mann e George Zweig, affermarono - l’uno indipendente dall’altro - l’esistenza di particelle elementari che il primo dei due, prendendo a prestito un passaggio del Finnegan’s Wake di Joyce, chiamò quark. Pensavano, i due, che certe proprietà di altre particelle già note come barioni e mesoni potevano essere spiegate meglio ipotizzando che esse operassero in sintonia con altre, al momento ignote. Zweig voleva chiamarle “aces”, pensando al fatto che la traiettoria della pallina nel golf o della palla da tennis al momento della battuta si spiegano meglio se si pensa all’esistenza di un obiettivo da raggiungere. Alla fine vinse Gell-Mann. Il modello atomico capace di integrare i quark - che fruttò a Gell-Mann il Nobel nel 1969 - prevedeva l’esistenza di quattro quark e di un anti-quark, ossia la parte di antimateria corrispondente a un quark. Quattro più uno fa cinque: ed ecco il pentaquark.

Diversi sono stati i ricercatori che, nel primo decennio del secolo, hanno annunciato di aver messo le mani sulla nuova creatura ipotizzata da Gell-Mann e Zweig, ma ad ogni annuncio corrispondeva regolarmente un anti-annuncio che lo smentiva. Ed è per questo motivo - ha detto Koppenburg a BBC News - che ci siamo andati molto cauti nel redigere lo studio e nel pubblicarlo. «Sembra che sia proprio il nome di ‘pentaquark' a portarsi dietro una sorta di maledizione, perché ci sono state molte scoperte che sono poi state superate da nuovi risultati che hanno sempre dimostrato che le variazioni motivate con i pentaquark erano in realtà ordinarie fluttuazioni [nelle misurazioni] e non segnali della reale presenza di qualcosa».

Ultimamente si era deciso di studiare il meccanismo - o il motivo - del decadimento (della trasformazione) di alcune particelle subatomiche chiamate ‘Lambda b’ in altre tre particelle all’interno del LHD. Le analisi permisero di rilevare che gli stati intermedi del decadimento erano in qualche modo responsabili della produzione delle nuove particelle. Essi furono provvisoriamente chiamati Pc(4450)+ e Pc(4380)+. «Abbiamo esaminato tutte le possibilità per questi segnali e ne abbiamo concluso che l’unica spiegazione possibile era l’esistenza dello stato "pentaquark"», ha riferito Tomasz Skwarnicki, fisico della Syracuse University operante al CERN. E a questo punto viene il bello: «Noi stiamo trasformando un problema [trattato fino ad ora come] monodimensionale, in un problema a cinque dimensioni. In questo modo siamo in grado di descrivere esattamente tutto quello che succede nel corso del decadimento», ha aggiunto il dottor Koppenburg, il primo a notare - nel 2012 - cosa stesse succedendo in quelle remote regioni dell’infinitamente piccolo. E così oggi la nuova particella è caduta sotto l’occhio da CSI degli sperimentatori del LCD.

E così il portavoce dell’esperimento Guy Wilkinson ha potuto commentare raggiante: «Il pentaquark non è solo una nuova particella… Esso è in certo senso la chiave che ci permette di unificare i movimenti dei quark, cioè dei costituenti fondamentali del protoni e dei neutroni, in un modello che non era mai stato possibile osservare in oltre cinquant’anni di esperimenti. Lo studio delle sue proprietà ci permetterà di capire sempre meglio come funziona la materia che già conosciamo, ossia i protoni e i neutroni che la costituiscono».

Ci permettiamo a questo punto, di raccontare nella forma di una breve storia di investigazione cosa può significare il fatto di trasformare in un problema a cinque dimensioni un problema trattato fino ad oggi in forma monodimensionale.

Immaginiamo i ricercatori impegnati nello studio del meccanismo di decadimento delle particelle "Lambda b" come detectives che cercano di capire come un biglietto da 5 € si trasformi in una moneta da 1 solo. Precisato che questo è esattamente il processo che genera l’energia in generale (il nostro sole emette luce e calore perché il suo Idrogeno continua a trasformarsi in elio), e che l’energia corrisponde, nella nostra storia, ai 4 € che sembrano essersi dissolti (ma in natura niente si crea e niente si distrugge: tutto si trasforma), possiamo affermare che fino a che lo si affronta in maniera monodimensionale (da biglietto a moneta) è difficile riuscire a capire dove siano finiti euro mancanti. Se però - ed è quel che hanno pensato i fisici del CERN - sostituiamo al biglietto unico cinque monete da 1 € l’una e le segniamo come si fa coi soldi di un riscatto, allora è più facile - controllando le tasche degli impiegati della banca o i loro cassetti - seguirne il percorso.

È appunto quel che hanno fatto (più o meno) i nostri Gibbs e Horatio, gli agenti speciali del NCIS o del CSI Miami trasformatisi (decaduti) in fisici del CERN.