RICERCA ITALIANA     

Il rivelatore di quark pesanti per comprendere i fenomeni cosmologici

I quark ci svelano i segreti del cosmo

I quark e le antiparticelle a loro corrispondenti (antiquark) sono elementi fondamentali per comprendere molti fenomeni che avvengono nell’ambito della cosmologia ed astrofisica. In particolare, l’universo a tutt’oggi osservabile è costituito di materia. Sappiamo oggi che subito dopo il Big Bang, l'universo doveva essere costituito da parti uguali di materia e antimateria, le quali hanno determinato l’evoluzione dell’universo stesso. Se oggi osserviamo solo materia, allora devono esistere interazioni tra particelle elementari responsabili della scomparsa dell’antimateria. Questi e molti altri processi fondamentali sono riprodotti e studiati ai moderni acceleratori di particelle.

BaBar: l'esperimento per comprendere la natura dell'antimateria

BaBar è una grande collaborazione internazionale tra 75 laboratori distribuiti in ugual misura tra il Nord America e l’Europa che ha costruito ed opera, presso il laboratorio SLAC di Stanford (California, USA), un rivelatore progettato per misure di fisica dei quark pesanti. La parte italiana della collaborazione, che consta di circa 80 fisici di 11 università, è coordinata e finanziata dall’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare). Le altre principali agenzie di finanziamento sono il Department of Energy e la National Science Foundation (Stati Uniti), il Commissariat à l’Energie Atomique e l’Institut National de Physique Nucleaire et de Physique de Particules (Francia), il Bundesministerium fuer Bildung und Forschung e la Deutsche Forschungsgemeinschaft (Germania), e il Particle Physics and Astrophyics Research Council (Regno Unito).
L'ideazione e la realizzazione di strumenti innovativi quali il rivelatore di vertice, le camere a muoni e l’acceleratore di particelle, cui l’Italia ha partecipato assumendo un ruolo di primo piano, è mirata alla misura della violazione della simmetria materia-antimateria (CP) attraverso l’attento studio delle differenze tra il decadimento del mesone B rispetto a quello del suo partner, l’antimesone B.
I risultati finora raggiunti che hanno suscitato grande interesse, sono risultati in accordo con il Modello Standard che descrive le proprietà delle particelle elementari, anche se sono stati registrati segni di possibili deviazioni che, se confermati, potrebbero rappresentare un segnale della presenza di fenomeni nuovi.
Data la enorme mole di eventi forniti dall’acceleratore PEP-II, BaBar ha anche accesso per la prima volta a decadimenti estremamente rari dei mesoni B che sono molto interessanti per la misura di parametri fondamentali e per la rivelazione di processi mediati da nuove particelle non contemplate dal Modello Standard. Per la stessa ragione, possono essere studiati ad un livello di statistica mai raggiunto prima, aspetti interessanti della fisica del quark charm, del leptone tau e della interazione tra due fotoni. Anche per quanto riguarda l’analisi dei dati, l’Italia ha conquistato una posizione di primo piano allestendo due centri (Padova e Bologna) aperti a tutti i circa 500 fisici della Collaborazione in grado di processare i dati di BaBar in tempo reale.


Fonte: INFN