Millesimi di secondi dopo il Big Bang, tutto nell’universo era in movimento. Il cosmo era pieno di un plasma che poteva raggiungere trilioni di gradi espandendo nell’atmosfera quark e gluoni, che sono particelle elementari che sono esistite solo per periodi relativamente brevi prima di raffreddarsi e trasformarsi in particelle più stabili.
Da questi provengono i neutroni e i protoni che costituiscono la materia che tutti conosciamo. Ma, prima che si raffreddassero, una minuscola frazione di questi gluoni e quark si è scontrata casualmente, formando le cosiddette particelle “X”.
E, nonostante la rarità di queste misteriose strutture particellari sconosciute, gli scienziati del MIT che lavorano con il CERN hanno trovato prove di queste particelle nel plasma di quark-gluoni generato dal Large Hadron Collider (LHC), secondo un recente studio pubblicato sulla rivista Physical Lettere di revisione.
E questo “è solo l’inizio della storia”, ha affermato Yen-Jie Lee, autore principale dello studio e professore associato di fisica per lo sviluppo della carriera nel 1958, al MIT, in un comunicato stampa. Questa è la prima volta che gli scienziati hanno modo di esaminare le particelle X nel dettaglio, per questo ora potranno avere un quadro migliore di ciò che è successo durante il Big Bang.
I fisici pensano che il motivo per cui queste particelle sono emerse all’interno dell’acceleratore di particelle è stato grazie ad un processo chiamato coalescenza dei quark: ovvero quando collisioni ad alta energia creano lampi di plasma che possono emulare le condizioni caotiche del Big Bang. E ora i fisici del MIT
presso il Laboratory for Nuclear Science dell’istituto, e in altri luoghi, hanno scoperto prove che le particelle X possono essere prodotte nell’LHC del CERN, a Ginevra, in Svizzera.La scoperta è stata realizzata tramite tecniche di apprendimento automatico, che hanno consentito ai fisici di analizzare più di 13 miliardi di collisioni di ioni pesanti, che hanno poi creato decine di migliaia di particelle cariche. E, sondando questo cocktail ultradenso e ad alta energia, il MIT ha scoperto circa 100 particelle X, in particolare del tipo X (3872), che prendono il nome dalla massa stimata della particella.
“Abbiamo dimostrato di poter trovare una traccia di queste particelle“, ha affermato Lee, l’autore principale, nel comunicato stampa. “Nei prossimi anni vogliamo utilizzare il plasma di quark e gluoni per sondare la struttura interna della particella X, il che potrebbe cambiare la nostra visione del tipo di materiale che l’universo dovrebbe produrre“. I coautori dello studio fanno parte della CMS Collaboration, che comprende un team internazionale di scienziati che lavorano per raccogliere dati da uno dei rivelatori di particelle dell’LHC, chiamato Compact Muon Solenoid.