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RICERCA SCIENTIFICA ITALIANA NEL MONDO - FISICA - DAL CERN DI GINEVRA AL JEFFERSON LAB (USA) PER RISOLVERE UN MISTERO SUI QUARK

(2019-02-22)

L’esperimento CLAS del Jefferson Lab pubblica su Nature una nuova ricerca che potrebbe rispondere a un interrogativo sul comportamento dei quark  i costituenti ultimi della materia, che potrebbe svelare un mistero che dura da 35 anni. essendo nato nel 1984 al CERN.  Rilevante, tra l'altro,  il contributo dei ricercatori italiani dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Era, infatti, il 1984 quando la European Muon Collaboration (EMC) scopriva che i quark che compongono i protoni e i neutroni dei nuclei atomici si comportano in modo diverso rispetto ai quark che compongono protoni e neutroni liberi (cioè che non fanno parte di un nucleo).
L’inatteso fenomeno - che gli scienziati chiamarono Effetto EMC dall’acronimo del loro esperimento – è rimasto però tutti questi anni senza una spiegazione che fosse universalmente accettata. Finalmente la nuova ricerca di CLAS potrebbe gettare luce su questo interrogativo irrisolto, con un risultato che è coerente con il modello teorico secondo cui protoni e neutroni allo stato libero si comportano in maniera differente rispetto a neutroni e protoni coinvolti in “correlazioni a corto raggio”.

Come in un tango, protoni e neutroni in coppie correlate, si muovono prima sovrapponendosi brevemente per poi respingersi con forza. In questo momento di repulsione ciascuna particella è caratterizzata da un’energia molto più elevata di quella di particelle identiche non coinvolte in coppie correlate.

“Quello che pensiamo stia succedendo è che nelle coppie correlate si crei una forte sovrapposizione dei protoni e neutroni, il che dà ai quark al loro interno più spazio per muoversi e li porta a muoversi più lentamente", sottolinea Barak Schmookler, primo autore della ricerca, un ex studente del MIT e ora postdoc a Stony-Brook.

Il risultato ottenuto da CLAS ci dice che la struttura interna dei protoni e dei neutroni si modifica quando queste particelle si aggregano formando coppie correlate“ commenta Raffaella De Vita, ricercatrice della Sezione di Genova dell’INFN e portavoce della Collaborazione CLAS.

"Uno dei più misteriosi, e tuttora solo parzialmente esplorati, territori della costituzione della materia riguarda proprio il comportamento dei quark all'interno di protoni e neutroni che possono esistere quali particelle libere oppure aggregarsi nei nuclei degli atomi” spiega Antonio Masiero, vicepresidente dell’INFN. “Questa analisi, a cui ha significativamente
collaborato un nostro gruppo di ricercatori INFN al JLab, è un passo avanti per lo studio della QCD (dinamica quantistica dei quark) a bassa energia nei sistemi nucleari" conclude Masiero.

Al Jefferson Lab lavorano circa 70 ricercatori di 11 strutture INFN, tra Sezioni e Laboratori Nazionali, riuniti nella collaborazione JLAB12. I fisici dell’INFN ricoprono ruoli di responsabilità e coordinano la realizzazione di importanti sistemi di rivelazione a supporto di un vasto programma di ricerca nel campo della fisica nucleare e subnucleare. Il Jefferson Lab, insieme al Brookhaven Laboratory, è uno dei due siti candidati a ospitare l’Electron-Ion Collider (EIC), che a livello mondiale rappresenta il futuro progetto dedicato allo studio delle proprietà dei protoni e neutroni, fortemente sostenuto dall’INFN "(22/02/2019-ITL/ITNET)

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