La collaborazione ATLAS presso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN ha annunciato con grande entusiasmo la prima osservazione dei quark top nella collisione tra ioni di piombo. Questo importante traguardo rappresenta un passo significativo nella comprensione delle condizioni che caratterizzavano l’Universo solo una frazione di secondo dopo il Big Bang.
In quel momento primordiale, l’intero cosmo era immerso in uno stato noto come plasma di quark-gluoni. I quark sono particelle fondamentali che costituiscono, tra le altre cose, i protoni e i neutroni presenti al nucleo degli atomi. I gluoni, invece, sono i mediatori della forza nucleare forte, una delle quattro forze fondamentali dell’universo, incaricati di mantenere uniti i quark.
Esistono sei tipi di quark, di cui i quark up e down sono i più comuni e si trovano nei protoni e nei neutroni. Gli altri quattro tipi (charm, strange, top e bottom) sono osservabili solo in seguito a eventi estremamente energetici, poiché non sono particelle stabili. Il quark top, il più massivo di tutti, ha una massa paragonabile a quella di una molecola di caffeina, pur non avendo la stessa importanza per la produttività umana. È anche il meno stabile, decadendo in soli 5×10^25 secondi, un intervallo di tempo estremamente breve rispetto all’età dell’universo.
Questo breve periodo di vita del quark top è cruciale per gli esperimenti condotti. Il plasma di quark-gluoni, che sopravvive per circa 10^23 secondi, offre agli scienziati la possibilità di studiare l’evoluzione del plasma stesso utilizzando i quark top come marcatori temporali, poiché si formano e decadono entro tempi compatibili con la durata del plasma.
Ma le potenzialità del quark top non si fermano qui. Il team di ricerca ritiene che questo particolare quark possa essere impiegato per indagare sulla distribuzione del momento all’interno dei protoni e dei neutroni in movimento, contribuendo a risolvere il mistero se tale momento sia equamente distribuito tra quark e gluoni che costituiscono i nuclei atomici.
Quando il quark top decade, si trasforma in un bosone W e un quark bottom. Il bosone W, mediatore della forza nucleare debole, a sua volta può decadere in un elettrone o un muone e il rispettivo neutrino. Sebbene esista la possibilità che il bosone W possa decadere in quark, tale scenario non è stato ancora esplorato in questa rilevazione, ma potrebbe essere oggetto di future osservazioni quando i ricercatori si concentreranno sull’evoluzione del plasma di quark-gluoni.
I risultati di questa importante scoperta sono stati presentati durante una conferenza al CERN e le osservazioni sono pubblicamente accessibili per ulteriori approfondimenti.
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