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Da cinquant’anni la domanda gira negli ambienti della fisica senza trovare una risposta davvero solida, e adesso un esperimento condotto al Brookhaven National Laboratory di New York sembra averla messa a fuoco: la forza che tiene unita la materia non si trova dove per decenni si era immaginato. Il punto di partenza è il protone, la particella più stabile che si conosca, dentro la quale si nasconde un meccanismo che nessuno era mai riuscito a fotografare in modo convincente.
Il risultato arriva da collisioni tra nuclei atomici lanciati a velocità estreme. Nello specifico, nuclei di rutenio e zirconio fatti scontrare l’uno contro l’altro, una scelta tutt’altro che casuale visto che si tratta di elementi con caratteristiche molto simili tra loro, utili proprio per isolare le differenze che contano. Da quegli urti, ripetuti e analizzati nel dettaglio, è emersa quella che al momento viene considerata la prova più forte mai ottenuta su come funzioni davvero la coesione della materia a livello subatomico.
Cosa succede quando due nuclei si scontrano
Detto senza tecnicismi, far collidere nuclei ad altissima energia è un po’ come rompere un oggetto per capire di cosa è fatto dentro. Solo che qui il livello di dettaglio è talmente estremo che serve un acceleratore in grado di portare la materia a energie difficili anche solo da immaginare. Il Brookhaven Lab è uno dei pochi posti al mondo dove questo tipo di lavoro è possibile, e la scelta di usare rutenio e zirconio permette di confrontare due scenari quasi identici, dove ogni scarto nei dati diventa un indizio prezioso.
Il nodo, per capirci, è sempre stato questo: dentro il protone ci sono componenti più piccoli, e la domanda su cosa li tenga incollati insieme è rimasta aperta molto più a lungo di quanto ci si aspettasse. Le ipotesi non mancavano, i modelli nemmeno, ma la conferma sperimentale si è fatta desiderare per mezzo secolo abbondante. È il tipo di problema che in fisica viene definito fondamentale non per modo di dire, perché tocca la struttura stessa di tutto ciò che esiste, dalle stelle agli atomi di un tavolo di cucina.
Un tassello che sposta il quadro
La parte interessante è che i dati raccolti puntano in una direzione diversa da quella data quasi per scontata. La forza forte, quella che agisce nel cuore della materia, non risiederebbe dove si riteneva risiedesse, e questo apre a una revisione di alcune assunzioni consolidate. Non si tratta di buttare via i libri, piuttosto di riscrivere un capitolo che era rimasto scritto a matita.
Il fatto che la conferma arrivi da un esperimento e non da un calcolo teorico fa la differenza. Nella fisica delle particelle la distanza tra un’ipotesi elegante e una misura ripetibile può durare generazioni intere, e in questo caso il divario si è chiuso solo ora, dopo cinquant’anni di tentativi, strumenti sempre più raffinati e collisioni analizzate una a una. Il protone, insomma, resta la particella più stabile conosciuta, ma qualcosa di quello che si credeva di sapere sul suo funzionamento interno andrà aggiornato. E l’esperimento con nuclei di rutenio e zirconio al laboratorio di New York ha fornito il primo indizio davvero robusto per farlo.
