di G. Batignani

Per completare l'argomento quark, occorre tuttavia effettuare almeno un cenno alla scoperta degli altri quattro quark (quelli pesanti). Resta sempre valido il fatto che nessun quark è mai stato osservato come una particella libera, per cui citerò gli esperimenti in cui sono state identificate, per la prima volta, le particelle che contengono i nuovi quark. La prima particella osservata, contenente il quark strano "s", fu addirittura scoperta nel 1947 dai fisici inglesi George Rochester e Clifford Butler. Essi osservarono in una"camera a nebbia icona_glossario " due particelle cariche che provenivano dal decadimento di una particella neutra (un K) e che formavano nel rivelatore una forma come la lettera "V". L'interpretazione venne dopo un certo numero di anni, grazie al lavoro di molti fisici teorici fra cui occorre ricordare Gell-Mann icona_biografia, Nishijima e Nèeman: si trattava di un mesone composto dalla combinazione s anti-d oppure anti-s d.

La prima particella contenente il quark "c" fu invece scoperta nel 1974 in modo simultaneo da due gruppi in due esperimenti completamente diversi: il primo diretto da Samuel C. C. Ting icona_biografia ed il secondo da Burton Richter icona_biografia, entrambi premi Nobel nel 1976. L'esperimento di Ting consisteva nell'utilizzare protoni di alta energia (fino a 30 GeV icona_glossario ) che incidevano su un bersaglio nucleare. Nell'urto si producevano delle coppie , che potevano manifestarsi in uno stato che rimaneva legato per un lungo periodo di tempo di massa 3095 MeV. Ting riuscì ad osservare i prodotti di decadimento di questa nuova particella, che fu da lui chiamata "J".

Nello stesso momento Richter, riprendendo a SLAC il lavoro iniziato a Frascati dal fisico Bruno Tousheck stava studiando l'annichilazione elettrone-positrone facendo collidere fasci di elettroni di energia E contro fasci di positroni icona_glossario di uguale energia. Nelle collisioni venivano prodotte, con una frequenza non molto elevata, insiemi di particelle leggere (come ad esempio i soliti mesoni π). I valori di E che venivano esplorati con cura erano superiori a 1.5 GeV, questo perché le energie inferiori erano già state studiate in Italia, gia dagli anni '60 tramite la macchina "ADONE icona_glossario ". Non appena l'energia dei fasci arrivò vicino a 1.5475 + 1.5475 GeV (nota che la somma è esattamente 3095 MeV) il gruppo di Richter osservò che il numero di particelle prodotte salì di ordini di grandezza, per poi ripiombare a valori bassi non appena si risaliva in energia .Richter attribuì correttamente l'aumento del numero di eventi alla presenza di una particella, che chiamò ψ, che era proprio lo stato chiamato J da Ting. La scoperta del quark b ricalca, tre anni dopo (1977) la scoperta della J fatta da Ting: veniva osservata una particella di massa circa 10 GeV e di lunga vita media icona_glossario. Tale particella verrà chiamata B ed è uno stato legato .

La scoperta del quark top è invece molto più recente (1995) ed è stata realizzata a Fermilab icona_linkesterno (Illinois) dal gruppo CDF icona_linkesterno, che ha una fortissima componente italiana, ed i cui leader storici sono Alvin Tollestrup (americano) e Giorgio Bellettini icona_biografia (di Pisa, ma che è stato in precedenza anche direttore dei laboratori di Frascati dell'INFN).

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