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Evidenza di un nuovo pentaquark

Un nuovo risultato della collaborazione LHCb è stato pubblicato da PRL come Editor’s Suggestion e mostra l’evidenza di una nuova particella, compatibile con uno stato di pentaquark. L’analisi è stata condotta dal gruppo LHCb di Milano composto da Federico De Benedetti, Jinlin Fu, Paolo Gandini, Daniele Marangotto, Andrea Merli, Elisabetta Spadaro Norella, Giorgia Tonani e guidato da Nicola Neri.

La collaborazione LHCb ha annunciato la scoperta di pentaquark nel 2015 e successivamente ha confermato la loro esistenza con un’analisi aggiornata basata su una statistica circa nove volte maggiore. Si tratta degli stati Pc(4312)+, Pc(4440)+ e Pc(4457)+ che decadono in  e protone, identificati nei decadimenti barionici Λb0→ J/ΨpK− proprio sotto la soglia di produzione combinata di un barione con quark charm e un barione con quark charm (ΣcDbar(*)).

Il contenuto minimo di quark di questi stati è ccbaruud , ovvero quattro quark e un antiquark, ed erano già previsti nel modello a quark proposto da Gell-Mann e Zweig nel 1964. Infatti i barioni erano identificati come stati composti da tre quark con la possibilità di aggiungere coppie di quark-antiquark. Tuttavia ci sono voluti circa 50 anni per ottenere un’evidenza sperimentale e poter dichiarare la loro scoperta.

Diverse interpretazione fenomenologiche sono state proposte per questi stati, includendo la possibilità di stati debolmente legati di barioni-mesoni e di stati fortemente legati di pentaquark.  

Il recente risultato si basa sui dati di collisioni protone protone raccolti dall’esperimento LHCb durante il periodo 2011-2018 e corrisponde a una luminosità integrata di 9 fb-1. L’analisi di ampiezza del decadimento Bs0→ J/Ψppbar ha messo in evidenza un nuovo stato risonante nei sistemi J/Ψp e J/Ψpbar, ovvero il Pc(4337)+, e rappresenta il primo solido indizio che potrebbero esserci nuovi stati di pentaquark rispetto a quelli individuati vicino alla soglia di produzione di stati ΣcDbar(*). Questo nuovo risultato offre la possibilità di verificare la validità delle interpretazione fenomenologiche di questi stati proposte sinora e di fare un ulteriore passo in avanti verso la comprensione della loro natura.

Per approfondimenti, si veda l'articolo pubblicato da PRL come Editor’s Suggestion.

07 febbraio 2022
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