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La collaborazione CMS al CERN ha reso pubblico oggi un articolo intitolato “Observation of Long-Range Near-Side Angular Correlations in Proton-Proton Collisions” che descrive le caratteristiche di un nuovo fenomeno negli urti protone-protone.
Lo studio di urti a “alta molteplicità ”, nei quali sono prodotte più di cento particelle cariche, suggerisce che alcune particelle sono in qualche modo “correlate” – associate tra loro quando si creano nel punto della collisione.
Negli urti protone-protone al CERN, è ovvio cercare queste correlazioni tra gli eventi ad “alta molteplicità” poiché questi ultimi hanno una densità di particelle cariche simile a quella raggiunta negli urti ad alta energia tra nuclei di rame, nei quali simili effetti sono già stati osservati.
L’analisi presentata nell’articolo misura la differenza di direzione tra le due particelle di ogni coppia di particelle cariche. Questa differenza si misura con le variabili Δη e Δϕi. Per ogni coppia si calcola la “funzione di correlazione” (R).
Questo fatto indica che, in alcune coppie, le particelle separate da un grande Δη, allontanandosi tra di loro alla velocità della luce, sono allineate lungo l’angolo ϕ – come se le particelle fossero state associate tra loro al momento della creazione nel punto dell’urto iniziale.
Guido Tonelli, portavoce di CMS, commenta: “Abbiamo attivamente cercato questo fenomeno sebbene la sua presenza non fosse stata predetta in urti protone-protone, cosa che lo rende molto interessante. L’aumento dei dati disponibili getterà più luce sull’origine di questo effetto. Questa misura dimostra la potenza e versatilità sia del rivelatore CMS che dei fisici che lo usano. Stiamo esplorando, centimetro per centimetro, i nuovi territori resi accessibili da LHC ”.
È la prima volta che questo effetto è stato osservato in urti protone-protone e sono possibili molte interpretazioni sulla sua origine. Sebbene non ci sia ancora una spiegazione definitiva, la forma della correlazione ricorda caratteristiche analoghe a quelle viste da esperimenti a RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider negli Stati Uniti) che furono spiegate essere causate dalla presenza di materia nucleare molto calda e densa formata negli urti tra ioni relativistici.
Analisi più complesse, che useranno una quantità maggiore di dati, sono state iniziate per questa classe di eventi ad “alta molteplicità. L’aumento d’intensità dei fasci di LHC nei prossimi mesi genererà almeno cento volte più eventi con cui studiare questo fenomeno in dettaglio e capire il meccanismo che vi si cela dietro.
Immagini ed animazioni di alcune tra I primi urti registrati dall’esperimento CMS si possono trovare sul sito pubblico di CMS, http://cms.cern.ch. CMS è uno dei due rivelatori disegnato per rivelare in un ampio spettro di possibilità le particelle generate negli urti ad alta energia tra due protoni o tra due ioni a LHC. CMS è costruito per cercare nuova fisica ad LHC e per rispondere a domande quali “Di cosa e’ veramente fatto l’universo? Quali sono le forze dell’universo? Perché le particelle hanno massa?”. CMS ha anche la capacità di misurare con accresciuta precisione particelle già conosciute e di rivelare fenomeni nuovi ed imprevisti. Questo tipo di ricerca non solo ci aiuta a capire le leggi dell’universo ma anche permette la nascita di nuove tecnologie che possono cambiare il nostro modo di vita.
LHC funzionerà in modo continuato per 18 mesi in modo da permettere agli esperimenti di accumulare abbastanza dati per cercare nuove risposte in tutte le aree di ricerca. Il disegno preliminare di CMS è stato completato nel 1992 mentre per costruirlo (15 m di diametro, 29 m di lunghezza per un peso totale di 14000 tonnellate) ci sono voluti 16 anni di sforzi da parte di una delle più grandi collaborazioni scientifiche mai creata: 3100 scienziati ed ingeneri di 169 istituti e laboratori di ricerca distribuiti in 39 nazioni.
