18 ottobre 2019
Aggiornato 23:00
Fisica

Trovata un'asimmetria tra materia e antimateria

I ricercatori del Cern, coordinati dall’Infn di Bologna, hanno osservato un fenomeno detto violazione di Cp, cioè un’asimmetria di comportamento tra le particelle charm e le rispettive antiparticelle durante il loro decadimento

L'interno del CERN
L'interno del CERN ANSA

ROMA - Si scosta un altro po' il velo calato sul mistero dell'asimmetria tra materia e antimateria: un'asimmetria minuscola ma sufficiente a far sì che il nostro universo esista e sia fatto esclusivamente di materia. È stata, infatti, scoperta nei decadimenti delle particelle charm (ossia particelle che contengono un quark c, che ha carica elettrica +2/3 rispetto a quella dell'elettrone) un'asimmetria di comportamento rispetto alle loro antiparticelle, chiamata violazione di CP (cioè di carica e di parità).

In particolare, la violazione di CP è stata osservata nei mesoni D0. La misura è stata ottenuta dall'esperimento LHCb, uno dei quattro enormi rivelatori dislocati lungo l'anello sotterraneo di 27 km dell'acceleratore LHC del CERN, ed è stata coordinata dal gruppo di Bologna dell'INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare che fa parte della collaborazione scientifica LHCb.

«L'osservazione di questo fenomeno, previsto dalla teoria ma sfuggito fino ad oggi alla conferma sperimentale, rappresenta per la fisica delle particelle il raggiungimento di una nuova pietra miliare» commenta Vincenzo Vagnoni, responsabile del gruppo LHCb della Sezione INFN di Bologna. «Si tratta di una misura complessa: per realizzarla è stato necessario progettare e costruire strumenti di indagine potenti come l'acceleratore LHC e il nostro rivelatore LHCb, e ci sono voluti quasi dieci anni di lavoro da parte del nostro gruppo di ricerca», conclude Vagnoni.

Il risultato, che ha una significatività statistica di 5.3 sigma - deviazioni standard - superiore quindi alla soglia di 5 sigma convenzionalmente adottata dai fisici delle particelle per affermare in maniera inequivocabile una scoperta), viene presentato oggi, 21 marzo, alla conferenza Rencontres de Moriond EW e di un seminario al CERN dai ricercatori italiani Federico Betti e Angelo Carbone, entrambi della Sezione INFN e dell'Università di Bologna.

«Aver contribuito alla realizzazione di questa misura - racconta Federico Betti - è stata per me un'esperienza entusiasmante». «Ho lavorato ininterrottamente all'analisi dei dati durante gli ultimi due anni e mezzo, inserendomi in un lavoro quasi decennale portato avanti dal nostro gruppo di ricerca», conclude Betti. «Abbiamo realizzato una misura di altissima precisione che ha richiesto un lunghissimo lavoro», spiega Angelo Carbone.

«Questa scoperta - spiega Giovanni Passaleva dell'INFN di Firenze, che è a capo della collaborazione internazionale LHCb - apre ora un nuovo campo di studi per la fisica delle particelle: la comprensione degli effetti della violazione di CP anche nella categoria di quark di tipo up. La violazione di CP è uno dei processi chiave per comprendere fino in fondo e spiegare perché l'universo di oggi sia composto solo di particelle di materia, e non vi sia presenza di antimateria residua».

Il fenomeno della violazione di CP fu osservato per la prima volta nel 1964 nel decadimento dei mesoni K neutri, e i due fisici che fecero la scoperta, James Cronin e Val Fitch, furono insigniti del premio Nobel per la fisica nel 1980. A quel tempo, la scoperta rappresentò una grande sorpresa per la comunità dei fisici delle particelle, allora fermamente convinta che la simmetria CP non potesse essere violata.

La ricerca prosegue ora nel suo intento di scovare effetti che evidenzino l'incompletezza del Modello Standard nella descrizione della realtà fisica, per aprire nuovi orizzonti alla conoscenza dei meccanismi di funzionamento del nostro universo.