Le collisioni tra ioni pesanti al Grande Collisore di Hadroni (LHC) creano condizioni ideali per la formazione di ipernuclei e delle loro controparti di antimateria, offrendo preziose informazioni sull’universo primordiale. Di particolare rilevanza sono le recenti osservazioni di antieproneon-4, che hanno confermato i modelli statistici di adronizzazione, contribuendo così ad arricchire la nostra comprensione della fisica delle particelle.
Il plasma di quark-gluoni, generato dalle collisioni al LHC, rappresenta una fase estremamente calda e densa della materia, simile a quella che ha caratterizzato l’universo solo un milionesimo di secondo dopo il Big Bang. Queste collisioni non solo favoriscono la formazione di nuclei atomici, ma anche di ipernuclei esotici, composti da protoni, neutroni e iperoni, particelle instabili che contengono almeno un quark strano. Lo studio di queste particelle fornisce agli scienziati preziose informazioni sulla formazione degli adroni da quark e gluoni, nonché sull’attuale asimmetria materia-antimateria dell’Universo.
Gli ipernuclei, pur essendo stati scoperti per la prima volta nei raggi cosmici oltre 70 anni fa, continuano a suscitare interesse tra i fisici a causa della loro rarità in natura e della complessità nel produrli e studiarli in laboratorio.
Recentemente, la collaborazione ALICE presso il LHC ha annunciato la scoperta dell’antieproneon-4, composto da due antiprotoni, un antineutrone e un antilambda. Questa osservazione, che ha una significatività di 3,5 deviazioni standard, rappresenta la prima evidenza del più pesante ipernucleo di antimateria mai osservato al LHC. Tale risultato è stato ottenuto grazie all’analisi dei dati delle collisioni di piombo-piombo del 2018 a un’energia di 5,02 teraelettronvolt (TeV) per coppia di nucleoni.
La collaborazione ALICE ha utilizzato una tecnica di apprendimento automatico avanzata per identificare l’antieproneon-4, superando le metodologie convenzionali di ricerca degli ipernuclei. Oltre alla scoperta dell’antieproneon-4, il team ha anche individuato l’antiepridrogeno-4 con una significatività di 4,5 deviazioni standard, misurandone i rendimenti di produzione e le masse.
Le misurazioni effettuate confermano i modelli di produzione degli ipernuclei, mostrando che le masse misurate sono in linea con i valori medi mondiali attuali. Inoltre, i rendimenti di produzione sono stati confrontati con le previsioni del modello statistico di adronizzazione, che ha dimostrato di fornire una buona descrizione della formazione di adroni e nuclei nelle collisioni tra ioni pesanti.
I ricercatori hanno anche analizzato i rapporti tra i rendimenti di antiparticelle e particelle per gli ipernuclei, confermando un equilibrio tra materia e antimateria entro le incertezze sperimentali. Questo risultato contribuisce alla ricerca sulla possibile asimmetria materia-antimateria nell’Universo, offrendo nuove prospettive sulla complessa dinamica che regola la nostra realtà cosmica.
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