I quark ‘charm’ sono componenti intrinseche dei protoni

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Fisica dei protoni, sciolta una controversia durata 40 anni. Anche i quark ‘charm’ sono componenti intrinseche di queste particelle.

È stata finalmente sciolta una controversia durata 40 anni sulla composizione dei protoni, una delle particelle che compongono gli atomi insieme a neutroni ed elettroni: uno studio frutto della collaborazione Nnpdf (Neural Networks Parton Distribution Functions), guidata dall’Università degli Studi di Milano e dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), ha infatti confermato l’ipotesi che anche i cosiddetti quark ‘charm’, insieme ai più noti e leggeri quark ‘up’ e quark ‘down’, sono componenti intrinseche di queste particelle.

Rappresentazione artistica della struttura del protone (Fonte: Università degli Studi di Milano / INFN)
Rappresentazione artistica della struttura del protone (Fonte: Università degli Studi di Milano / INFN)

Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature, è stato possibile grazie ad innovative tecniche di apprendimento automatico e, oltre a migliorare la comprensione della struttura ancora poco nota dei protoni, contribuirà a rendere più accurata la descrizione teorica degli urti tra queste particelle, favorendo l’osservazione di possibili indizi di nuova fisica.

“Il risultato è stato reso possibile dall’impiego di nuovi dati molto recenti”, afferma Stefano Forte, ricercatore Infn e docente dell’Università di Milano, alla guida della collaborazione Nnpdf. “Più importante di tutti è stato lo sviluppo di una metodologia basata sull’apprendimento automatico”, aggiunge Juan Cruz Martinez dell’Università di Milano, co-autore dello studio, “che permette di estrarre dai dati l’informazione in modo particolarmente efficiente”.

I quark sono una delle costituenti fondamentali della materia e aver stabilito che il protone è formato anche da quark ‘charm’ avrà importanti ricadute nello studio sia delle proprietà del protone, sia della fisica oltre il Modello Standard, la teoria che descrive le particelle elementari e le loro interazioni. “Il quark ‘charm’, infatti, sarà ora incluso nei calcoli dei processi fisici che si producono durante le collisioni di protoni”, conclude Forte: “Avrà quindi un impatto sulla fisica di precisione, come ad esempio la ricerca di possibili particelle candidate per la materia oscura”.

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