Il gruppo di Genova è coinvolto nello studio di decadimenti di adroni contenenti un quark b in stati finali con barioni. Questi decadimenti sono di grande interesse poiché permettono di studiare diversi aspetti del Modello Standard e possibile fisica oltre il Modello Standard. Decadimenti di mesoni B carichi o neutri in tre o quattro corpi con una coppia di protoni nello stato finale sono infatti un eccellente laboratorio per effettuare misure di asimmetria CP, ricerca di stati esotici e per lo studio dei meccanismi di produzione barionici.
In particolare il gruppo è impegnato :
nella ricerca di stati esotici neutri, come l’X(3872), nei decadimenti a tre corpi del mesone carico B+ --> p anti-p K+ e di stati esotici carichi simili allo stato Z(4430)+, composti da quattro quarks, nei decadimenti B0-> eta_c K
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Il gruppo di Genova è coinvolto nello studio di decadimenti di adroni contenenti un quark b in stati finali con barioni. Questi decadimenti sono di grande interesse poiché permettono di studiare diverse aspetti del Modello Standard e possibile fisica oltre il Modello Standard. Decadimenti di mesoni B carichi o neutri in tre o quattro corpi con una coppia di protoni nello stato finale sono infatti un eccellente laboratorio per effettuare misure di asimmetria CP, ricerca di stati esotici e per lo studio dei meccanismi di produzione barionici.
In particolare il gruppo di Genova è impegnato :
- nella ricerca di stati esotici neutri, come l’X(3872), nei decadimenti a tre corpi del mesone carico B+ --> p anti-p K+ e di stati esotici carichi simili allo stato Z(4430)+ composti da quattro quarks nei decadimenti B0 --> eta_c K pi;
- nello studio dei canali Bs -> eta_c phi e Bs-> eta_c pi pi per la misura dell’asimmetria CP.
Nel modello convenzionale a quarks, le particelle sono costituite da combinazioni di quarks. Oggi sappiamo che ci sono sei diversi tipi di quark, il quark up, down, strange, charm, bottom e il top quark, ognuno con la sua anti-particella. Per esempio protoni e neutroni sono costituiti da 3 quarks e fanno parte della famiglia dei barioni, mentre gli stati legati composti da una coppia quark-anti-quark sono chiamati mesoni.
Il modello a quarks, a partire dalla sua formulazione negli anni ‘60 dello scorso secolo, è stato estremamente di successo. È solo con l’arrivo del nuovo millennio che sono state osservate alcune particelle che non possono essere spiegate da questo modello.
Nel 2003 l’esperimento Belle ha osservato un adrone non convenzionale chiamato X(3872). Questa prima osservazione è stata in seguito confermata da altri esperimenti e in altri modi di decadimento. Nonostante questo, dopo più di dieci anni, la questione sulla esatta natura dello stato X(3872) è ancora aperta nonostante se ne conoscano molte proprietà. La questione se lo stato X(3872) sia un mesone costituito da quark/anti-quark oppure uno stato esotico è ancora aperta. Per questo motivo l’esperimento LHCb sta studiando le proprietà di questo stato e di altri stati non convenzionali per poter gettare luce sulla sua natura.
Il gruppo di Genova è impegnato nella ricerca di questi stati nello stato finale protone/anti-protone. La presenza della coppia protone/anti-protone permette la presenza di stati intermedi di qualunque numero quantico e la presenza del kaone carico nello stato finale aumenta significativamente il rapporto segnale/rumore nella procedura di selezione del segnale.
Tra gli stati esotici recentemente osservati i più intriganti sono quelli carichi che non possono essere ovviamente considerati stati di quarkonio convenzionali. L’esperimento LHCb ha recentemente confermato l’esistenza di una particella chiamata Z(4430)+, osservata per la prima volta dall’esperimento BELLE nel 2008, uno stato legato carico formato da quattro quarks. Si tratta di un tetra-quark o una qualche combinazione di due mesoni? La questione è ancora aperta. È quindi fondamentale continuare a cercare e studiare le proprietà di stati esotici carichi simili alla Z(4430)+ in altri canali di decadimento.
Lo studio delle diverse proprietà di materia e anti-materia è fondamentale per spiegare l’asimmetria materia/anti-materia che osserviamo oggi nel nostro Universo. I mesoni costituiti da un quark beauty e un quark strange sono un sistema ideale e ancora poco esplorato per effettuare questi studi. L’entità della differenza tra le caratteristiche del mesone Bs e della sua anti-particella è controllata da un parametro, chiamato phi_s, che nel Modello Standard è previsto essere molto piccolo. Ma effetti di nuove particelle non incluse nel Modello Standard possono rendere questo valore molto grande. LHCb ha misurato questo parametro in diversi decadimenti e attualmente non sono stati osservati significanti deviazioni dal valore atteso nel Modello Standard. È quindi fondamentale misurare questo parametro in altri canali non ancora esplorati per cercare possibili effetti oltre il Modello Standard.