Gli studenti Nicola Sozio (4C), Michele Valentini (4C), Francesco G. Landinetti (4G), Giuseppe Pierno (4G), Carla Forghieri (5C) ed Eleonora Perna (5I) del gruppo EEE hanno partecipato alla Masterclass dedicata all’esperimento ALICE del CERN, vivendo un’esperienza immersiva nel mondo della fisica delle particelle e della ricerca scientifica internazionale.
La giornata è iniziata con un’introduzione allo “zoo delle particelle”, cioè all’insieme delle particelle elementari che costituiscono la materia ordinaria. La materia è composta principalmente da leptoni (come l’elettrone) e adroni. Gli adroni, però, non sono particelle fondamentali: sono formati da quark, legati tra loro dai gluoni attraverso l’interazione forte. Protoni e neutroni, che costituiscono i nuclei atomici, sono esempi di adroni.
I ricercatori hanno poi illustrato come sia possibile creare nuove particelle negli acceleratori. All’LHC (Large Hadron Collider) del CERN, fasci di particelle vengono accelerati a velocità prossime a quella della luce e fatti collidere: dall’enorme energia liberata si generano nuove particelle, successivamente analizzate grazie a sofisticati rivelatori.
In particolare, l’esperimento ALICE studia le collisioni tra nuclei di piombo. In queste condizioni estreme si ricrea uno stato della materia esistito pochissimi istanti dopo il Big Bang, circa un milionesimo di secondo dopo l’inizio dell’Universo. A temperature e densità elevatissime si forma un plasma di quark e gluoni (QGP), una sorta di “zuppa” primordiale in cui i quark non sono ancora confinati all’interno degli adroni. Con l’espansione e il raffreddamento dell’Universo, questo plasma si è progressivamente condensato dando origine agli adroni, come protoni, kaoni (K⁰), particelle lambda (Λ), anti-lambda (Λ̄) e sigma (Σ), oggi rivelabili negli esperimenti come ALICE.
Molte di queste particelle sono instabili e hanno una vita media molto breve: decadono rapidamente in particelle più leggere e stabili. Per questo non vengono osservate direttamente, ma identificate attraverso lo studio delle tracce lasciate dalle particelle figlie nei rivelatori. Analizzando traiettorie, energia e quantità di moto dei prodotti di decadimento, i fisici riescono a risalire alla particella madre e a ricostruirne le proprietà.
Guidati dai ricercatori dell’INFN di Bari, gli studenti hanno lavorato su veri dataset sperimentali. Osservando le tracce lasciate nei rivelatori, hanno ricostruito particelle madri come i kaoni K⁰ e le particelle Λ (lambda), determinando anche il numero di adroni prodotti nelle collisioni.
L’evento si è concluso con una call internazionale durante la quale sono stati discussi e confrontati i risultati ottenuti dai diversi gruppi di lavoro.
Per finire, vi lasciamo con un quesito:
Quali tra queste particelle sono più presenti nel corpo umano?
elettroni
quark up
quark down
0