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IERI L'ANNUNCIO UFFICIALE IERI L'ANNUNCIO UFFICIALE Scoperto il quark Top Ultimo mattone-base della materia Hanno trovato Vago nel pagliaio FINALMENTE l'annuncio ufficiale, dato ieri contemporaneamente in Italia, negli Stati Uniti e in Giappone: l'ultimo mattone-base della materia, il quark Top, è stato scoperto al Fermilab di Chicago, dove funziona il più potente acceleratore di particelle del mondo. Con il Top (cioè Alto; ma c'è chi lo chiama Truth, verità) l'edificio della fisica subnucleare può considerarsi completato. Top è infatti il sesto quark previsto dai fisici, l'unico che mancava all'appello. La sua cattura scrive la parola fine sotto un affascinante capitolo della scienza. Per stanarlo c'è voluta una squadra di 400 fisici americani, giapponesi e italiani: questi ultimi, una cinquantina, guidati da Giorgio Bellettini dell'Università di Pisa. Il resto lo ha fatto una macchina, il Tevatron, che fa scontrare protoni e antiprotoni alla fantastica energia di 1800 GeV (1800 miliardi di elettronvolt). Per darvi un'idea, è come se su un singolo protone si concentrasse tutta l'energia di una palla da tennis colpita dalla racchetta del Borg dei bei tempi. Nonostante la pubblicazione della scoperta sia stata accettata dalla prestigiosa «Physical Review», un minimo di cautela è ancora opportuno. Gli stessi fisici del Fermilab prima di dare l'annuncio hanno tenuto una sorta di conclave per decidere, a maggioranza, che valore attri¬ buire ai dati raccolti. Singolare applicazione dei metodi parlamentari alla scienza, ma anche prudente saggezza. «I Top che riteniamo di aver individuato - spiega Giorgio Bellettini - sono una quindicina. La loro massa è molto grande: intorno a 170 GeV, al limite della potenza che l'acceleratore del Fermilab ci mette a disposizione. Tuttavia riteniamo che la probabilità che non si tratti del Top sia appena una su 400». A voler fare l'avvocato del diavolo, possiamo osservare che l'equipe internazionale del Fermilab si è trovata di fronte a un bivio: 1) limitarsi, con un eccesso di cautela, a interpretare i propri risultati come un limite superiore di energia oltre il quale si colloca il Top; 2) con una concessione all'ottimismo sbilanciarsi a favore di una effettiva identificazione dell'ultimo quark. Si è scelta questa seconda via. «Ma - aggiunge Bellettini sarà Lhc, l'acceleratore 8 volte più potente di quello del Fermilab che il Cern dovrebbe realizzare a Ginevra, a darci una conoscenza davvero completa del Top». E a proposito di Lhc, proprio in questi giorni al Cern si è sperimentato con successo il prototipo (firmato dalla Ansaldo) dei 1300 dipoli superconduttori che formeranno la nuova eccezionale macchina. La statistica su una c^uindicina di possibili Top non è grande. Anche Carlo Rubbia, quando identificò i fotoni pesanti W e Z, disponeva di pochissimi candidati: ma allora la «firma» degli eventi osservati era più esplicita. Nel caso del Top le interpretazioni possono essere più di una, e i pochi candidati disponibili sono stati estratti da un rumore di fondo di milioni di eventi estranei. Già il 4 luglio 1984 c'era stato un falso allarme. Allora l'annuncio veniva da Rubbia, che pochi mesi dopo avrebbe avuto il Nobel per la scoperta delle particelle W e Z. Un esame più attento dimostrò che i dati raccolti a Ginevra erano stati interpretati troppo frettolosamente. Il 1° novembre del 1992 un altro allarme: il quark Top alle tre del mattino aveva fatto una fugace apparizione al Fermilab (fugace è una parola inadeguata: la vita media della particella è di un milionesimo di milionesimo di milionesimo di secondo). La notizia rimbalzava subito nei laboratori di tutto il mondo e anche nella redazione di qualche giornale. Ma non ci fu il tempo di pubblicarla: altrettanto pronta arrivava la smentita. Da quella notte (Halloween, per gli americani la notte delle streghe) il quark Top è rimasto ostinatamente nascosto. Fino alle osservazioni di questi ultimi mesi. Tutta la materia dell'universo, secondo la teoria oggi comunemente accettata, è costituita da sei quark (particelle pesanti) LE TRE FAMIGLIE DI PARTICELLE FONDAMENTALI 1ESHB9 flpffir 1 fifclliSGES e da sei leptoni (particelle leggere). L'ipotesi dei quark si deve a Murray Geli-Mann, che la formulò negli Anni 60 per riportare un po' di ordine nella troppo numerosa popolazione delle particelle ritenute «elementari». La parola quark la derivò da un gioco di parole dello scrittore dublinese James Joyce in Finnegan's Wake, il suo libro più criptico. Benché abbiano la proprietà di non poter essere osservati isolatamente, negli ultimi vent'an¬ ni 5 quark sono stati scoperti: Up (Sù), Down (Giù), Strange (Strano), Charm (Incanto) e Bottoni (Basso). Top ha resistito tanto alla caccia perché per produrlo occorrono enormi energie. Quanto ai leptoni - elettrone, muone, particella Tau e i loro neutrini - l'inventario è già completo: solo per il neutrino Tau sarebbero auspicabili ulteriori conferme. cui partecipano, pagando 10 franchi a testa, 500 mila studenti di ogni ordine e grado, che ricevono una risposta sull'esito della propria prova tramite il Minitel (un Videotel molto più efficiente). Un aiuto potrebbe venire inoltre da nuovi contenuti, quali l'analisi di algoritmi, con relativo aggancio all'informatica, certo più apprezzata dai giovani della matematica. Bruno Contigiani E, giunto il tanto atteso annuncio della scoperta del sesto quark, il Top, l'ultimo mattone che mancava per completare il modello standard che inquadra le particelle elementari. E si sa che non è stato per niente facile arrivare al risultato finale: i fisici si sono cimentati con la classica ricerca dell'ago nel pagliaio. Il modello standard deriva tutta la materia conosciuta da tre famiglie di particelle ognuna delle quali contiene quark, leptoni e relative antiparticelle. La prilla famiglia comprende i quark U, D (Up, Down), elettrone e neutrino e rende conto di tutti gli stati della materia ordinaria. Le altre famiglie includono rispettivamente i quark S, C (Strange, Charme) e T, B (Top, Beauty) e danno luogo ad aggregati effimeri che sono rilevabili solamente con esperimenti fatti ad energie molto elevate. Dobbiamo poi tenere conto delle particelle che legano assieme quark e leptoni. Tra queste, il fotone, responsabile delle interazioni elettromagnetiche, la luce pesante scoperta da Rubbia e altri gruppi al Cern, i gluoni che legano assieme i quark e permettono l'esistenza dei nuclei. Il modello standard funziona molto bene e riassume quasi un secolo di grandi pro1 gressi nella nostra compren1 sione della struttura ultima ALTO [TOP] CIRCA 170 5 BASSO CIRCA 5>5 GeV NEUTRINO TAUONICO PARTICELLA TAU 1,78 GeV Piero Bianucci della materia. Esso ha un ruolo simile a quello del sistema periodico di Mendeleyev ma rende conto di fenomeni che si svolgono su una scala di energie che è circa un trilione di volte più estesa. Proprio il successo del modello standard, ampiamente confermato dagli esperimenti svolti al Lep di Ginevra, allontana le prospettive di una crisi nella fisica, costringendola sui binari della «scienza normale». Forse i fisici sono viziati dal successo spettacolare di rivoluzioni scientifiche come la Relatività e la meccanica dei quanti. La scoperta del Top giunge poco dopo la rinuncia americana alla costruzione di Ssc, il grande acceleratore che doveva scrutare ancora più a fondo i segreti della materia. Da tempo mi attendevo una decisione del genere, che impone un cambiamento di strategia nella fisica delle alte energie e non solo per quanto riguarda gli esperimenti. La tecnologia degli acceleratori ha fatto enormi progressi dal tempo in cui Lawrence costruì il primo ciclotrone. La battuta d'arresto imposta negli Usa indurrà i fisici a cercare nuovi sistemi, più efficienti e meno costosi, per accelerare particelle fino a energie ora impensabili. Faremo di necessità virtù. Tullio Regge Università di Torino ;ge rino gge rino ;ge 1 rino ii