Un team di fisici teorici ha recentemente sviluppato una rappresentazione avanzata del nucleo atomico, combinando le conoscenze sui quark e sui gluoni, le particelle fondamentali che costituiscono i protoni e i neutroni. Questo lavoro rappresenta un importante progresso nella comprensione della materia a livello più profondo.
All’inizio del XX secolo, si pensava che gli atomi fossero formati esclusivamente da protoni ed elettroni. Tuttavia, questa visione venne rivoluzionata nel 1932 con la scoperta del neutrone da parte di James Chadwick, una scoperta che gli valse il Premio Nobel. In seguito, si scoprì che protoni e neutroni non erano particelle indivisibili, ma costituite da quark e gluoni.
I quark, osservati per la prima volta nel 1968 in esperimenti ad alta energia, e i gluoni, rilevati nel 1979 attraverso collisioni di particelle, sono oggi riconosciuti come i mattoni fondamentali della materia. Gli acceleratori di particelle hanno permesso di identificare sei tipi di quark (up, down, strange, charm, bottom e top) e otto varietà di gluoni, che mediano l’interazione forte.
Nonostante i significativi progressi nella fisica delle particelle elementari, rimaneva una discrepanza tra la descrizione del nucleo atomico a bassa energia, in cui appare composto da protoni e neutroni, e quella a energie elevate, dove emergono gli effetti dei quark e dei gluoni.
Il Dr. Aleksander Kusina dell’Istituto di Fisica Nucleare dell’Accademia Polacca delle Scienze ha dichiarato: “Fino ad oggi esistevano due descrizioni parallele del nucleo atomico: una basata sui protoni e neutroni visibili a basse energie e l’altra che evidenziava l’importanza dei quark e dei gluoni a energie elevate”. Il lavoro del suo team ha permesso di unificare queste due visioni.
Utilizzando i dati raccolti dal Large Hadron Collider (LHC) del CERN, il team ha analizzato le funzioni distributive partoniche (PDF) per dedurre informazioni sulla struttura interna del nucleo atomico. Questo studio si è concentrato sulle interazioni forti tra coppie di nucleoni, come protoni-protoni o protoni-neutroni, riuscendo a rilevare l’influenza di quark e gluoni anche a energie moderate.
Kusina ha sottolineato che il loro modello migliora la comprensione del fenomeno di accoppiamento tra nucleoni, riconoscendo che questo effetto può essere significativo anche a livello dei partoni. Questo approccio offre una base concettuale più chiara, rendendo possibili studi futuri più dettagliati sulle distribuzioni partoniche nei nuclei atomici.
La ricerca, pubblicata su Physical Review Letters, segna un nuovo capitolo nello studio della fisica nucleare, offrendo strumenti teorici e sperimentali per indagare la materia a livello subatomico con una precisione senza precedenti.