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Al CERN è emersa una nuova proprietà dei nuclei atomici che mette in discussione un’idea data quasi per scontata. Protoni e neutroni sono i mattoni fondamentali di ogni nucleo ma, a quanto pare, non si comportano tutti allo stesso modo quando convivono nello stesso spazio. La loro struttura interna può cambiare in base alla posizione che occupano e proprio questo dettaglio potrebbe offrire una chiave per interpretare uno dei misteri più longevi della fisica nucleare.
Si tendeva a immaginare protoni e neutroni come elementi sostanzialmente identici tra loro, pezzi intercambiabili di una stessa costruzione. La nuova osservazione racconta invece una realtà più sfumata, in cui il punto in cui si trova una particella conta eccome. Non è una differenza di poco conto perché tocca il modo stesso in cui la materia è organizzata al suo livello più profondo.
Cosa ha osservato la collaborazione ATLAS
A mettere nero su bianco il fenomeno è stata la collaborazione ATLAS del CERN, che ha analizzato una serie di dati raccolti nel 2018 dal Large Hadron Collider, il grande acceleratore di particelle noto anche con la sigla LHC. Si tratta quindi di informazioni registrate diversi anni fa e passate al setaccio fino a far emergere un risultato del tutto inedito.
I ricercatori hanno notato per la prima volta che i nucleoni collocati nelle zone periferiche del nucleo mostrano una distribuzione interna di quark e gluoni diversa rispetto a quella dei loro “colleghi” sistemati nelle regioni più centrali. In altre parole la posizione all’interno del nucleo sembra lasciare un’impronta sulla composizione stessa di queste particelle. Un’osservazione del genere non era mai stata documentata prima e per questo il lavoro assume un peso particolare.
Il confronto tra periferia e centro è il cuore della scoperta firmata da ATLAS. Due particelle che in teoria dovrebbero essere identiche risultano invece diverse a seconda di dove si trovano, come se l’ambiente circostante ne modellasse l’aspetto interno. È proprio questa variabilità a rendere la ricerca così interessante per chi studia la fisica nucleare.
Dentro protoni e neutroni
Per capire la portata del risultato serve fare un passo indietro. Protoni e neutroni non sono affatto particelle indivisibili come si potrebbe pensare. Al loro interno ospitano infatti quark e gluoni, componenti ancora più piccoli che interagiscono tra loro attraverso la forza nucleare forte, la stessa che tiene insieme il nucleo e ne garantisce la coesione.
Il comportamento di quark e gluoni è da tempo al centro dell’attenzione degli scienziati. Queste particelle non restano ferme ma si muovono e si distribuiscono all’interno dei nucleoni, e osservare come tale distribuzione si modifica aiuta a capire meglio cosa accade quando protoni e neutroni si trovano legati tra loro.
Il tema non è nuovo. Già nel 1982 i fisici avevano scoperto che la distribuzione della quantità di moto di quark e gluoni cambia quando un nucleone si trova legato a un nucleo atomico. Quella scoperta aveva aperto un interrogativo che la fisica nucleare si porta dietro da oltre quarant’anni ed è proprio su questo mistero che i dati raccolti dal Large Hadron Collider potrebbero contribuire a fare più luce.
Fonte: TecnoAndroid