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C'è qualcosa oltre i quark C'è qualcosa oltre i quark Si annuncia una svolta per la fisica ATOMO luzione di circa un millesimo del raggio del protone stesso, almeno un ordine di grandezza inferiore a quanto mai ottenuto in precedenza. Fin dagli Anni 70 sappiamo che il protone, a queste risoluzioni, appare composto da costituenti elementari: i quark, identificati già negli Anni 60 come costituenti del protone, e i gluoni, particelle associate alle intense forze che legano i quark stessi dentro il protone. Elettroni e positroni rimbalzano sui quark per effetto delle forze elettrodeboli, alle quali sono soggetti i quark ma non i gluoni. Questo effetto, accuratamente calcolabile nel quadro della teoria attuale - il cosiddetto «modello standard» delle particelle elementari -, diminuisce all'aumentare dell'angolo di deflessione dell'elettrone e diventa molto improbabile per urti che corrispondono a un rimbalzo «all'indietro» nel sistema del centro di massa quark-elettrone (o positrone). Proprio in questa regione, mai esplorata prima, si è osservato l'eccesso di eventi rispetto al previsto. E' un effetto relativamente piccolo (una decina di eventi in tre anni) ma molto sorprendente, vista l'accuratezza con cui la teoria attuale descrive i fenomeni finora osservati. «E' come sparare dei proiettili e vederseli ritornare indietro dritti sul naso», ha detto uno dei responsabili dell'esperimento. Proprio come nello storico esperimento di Rutheford che portò a identificare il nucleo atomico e le forze nucleari. Se verrà confermato, l'effetto osservato ad Amburgo potrebbe avere diverse interpretazioni, tutte di grande portata con- Prime ipotesi: una nuova forza, particelle finora mai osservate o «preoni» nascosti nei quark Il disegno mostra la struttura fondamentale della materia: i nuclei atomici sono costituiti di protoni e neutroni, questi sono fatti di quark, e i quark, forse, a loro volta hanno una struttura interna a base di ipotetici «preoni» cettuale: l'esistenza di nuove forze tra quark e positroni a piccolissima distanza, la creazione di particelle mai osservate prima o, infine, un primo indizio di una struttura interna dei quark (si parla di particelle chiamate preoni). E' molto interessante, a questo proposito, ricordare che deviazioni analo¬ ghe sono state osservate qualche tempo fa al Fermilab di Chicago (Usa) nell'urto tra protoni e antiprotoni. L'interpretazione del risultato del Fermilab è resa più confusa dagli urti tra gluoni, la cui distribuzione nel protone non è conosciuta così bene come quella dei quark. Ma potrebbe essere si¬ gnificativo che entrambi i risultati, se dovuti a una nuova forza, indichino per quest'ultima una energia caratteristica dell'ordine del teraelettroneVolt (mille volte la massa del protone), energia alla quale diverse teorie prevedono un cambiamento di regime delle forze. I dati del prossimo anno per¬ metteranno di trarre conclusioni più precise. L'industria italiana ha contribuito in modo significativo alla costruzione di Hera, per iniziativa di Antonino Zichichi, allora presidente dell'Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) e tuttora uno dei principali responsabili dell'esperimento Zeus, con la costruzione di circa metà dei grandi magneti superconduttori che formano il cuore dell'anello che accelera i protoni. Ciò ha permesso di formare in Italia una competenza industriale nei campi ad alta tecnologia della superconduttività e della criogenia, con importanti ricadute anche in altri settori. La nostra industria ha inoltre realizzato il grande magnete superconduttore di Zeus che serve a identificare la carica delle particelle. Fisici dell'Info e delle università italiane (più di 60 ricercatori provenienti da università e da sezioni dell'Info di Bologna, Cosenza, Firenze, Padova, Roma e Torino) partecipano ai due esperimenti, con una presenza particolarmente massiccia nell'esperimento Zeus. Luciano Maiani Presidente dell'lnfn Istituto nazionale di fisica nucleare