Nel cuore del CERN, l’esperimento ATLAS ha registrato la prima traccia di una particella mai osservata prima: il mesone eccitato Bc*+. Questa struttura composita catturata all’interno del Large Hadron Collider (LHC) rappresenta una combinazione esotica di materia, formata dall’unione di un quark charm e di un antiquark bottom. La scoperta, presentata dai fisici della Collaborazione ATLAS durante la conferenza Large Hadron Collider Physics (LHCP) 2026, getta nuova luce sui misteri della forza nucleare forte, l’interazione fondamentale che tiene legati i quark all’interno degli adroni ma di cui la scienza ignora ancora diverse sfumature. I mesoni composti da quark pesanti fungono da laboratorio ideale per testare i modelli teorici di queste forze. Proprio come gli elettroni cambiano orbita all’interno di un atomo assorbendo o rilasciando energia, anche i quark dentro gli adroni possono esistere in diversi stati energetici. Il mesone Bc*+ appena individuato non è altro che lo stato eccitato più basso del già noto mesone Bc+. La differenza sta nello spin: nel nuovo arrivato l’orientamento dei due quark è allineato nella stessa direzione, mentre nello stato fondamentale gli spin sono opposti.
Catturare questa particella ha richiesto un livello di precisione estremo, tanto che il segnale finale è emerso nei grafici come un picco netto con una significatività statistica superiore a 8 deviazioni standard (ben oltre la soglia delle 5 deviazioni richiesta per decretare formalmente una scoperta in fisica). Il mesone Bc*+ decade quasi istantaneamente in un mesone Bc+ e in un fotone. Isolare quel fotone è stato l’incubo dei ricercatori. La massa del mesone eccitato supera quella dello stato fondamentale solo di poche decine di megaelettronvolt (MeV): di conseguenza, il fotone emesso porta con sé pochissima energia, risultando quasi invisibile per i sistemi di tracciamento standard di ATLAS. Per aggirare l’ostacolo, il team si è concentrato sui decadimenti del mesone Bc+ in tre muoni e un neutrino invisibile, sviluppando una procedura di ricostruzione delle tracce capace di misurare impulsi trasversali eccezionalmente bassi, fino a 100 MeV. La differenza di massa misurata tra le due particelle è pari a 64,5 MeV. Un valore che rientra nello spettro delle previsioni teoriche, pur mostrando una leggera e interessante deviazione rispetto ai calcoli moderni più sofisticati.
Fonte: https://www.sci.news/physics/cern-bc-plus-meson-particle-14793.html