Big Bang in miniatura simulati in laboratorio

Big Bang in miniatura simulati in laboratorio facendo scontrare nuclei atomici molto più piccoli di quanto si ritenesse possibile in precedenza. È il risultato ottenuto dalla collaborazione Alice, uno dei quattro grandi esperimenti ospitati lungo l'anello dell'acceleratore di particelle Lhc al Cern di Ginevra, della quale fanno parte anche molti ricercatori italiani. Lo studio, pubblicato sulla rivista Physical Review Letters e guidato dall'Università di Copenhagen, permette di fare luce sui primi istanti dell'universo e di rispondere a domande fondamentali di fisica.
Alla ricerca l'Italia ha partecipato con l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, le Università di Bari, Bologna, Brescia, Cagliari, Catania e Foggia, insieme a quelle di Messina, Padova, Pavia, Piemonte Orientale, Salerno, Torino e Trieste, oltre ai Politecnici di Bari e di Torino.

I ricercatori coordinati da You Zhou hanno fatto scontrare nuclei atomici a una velocità prossima a quella della luce, in modo da ottenere minuscole concentrazioni della materia primordiale che ha riempito il cosmo nel primo milionesimo di secondo dopo il Big Bang: il cosiddetto plasma di quark e gluoni, due particelle elementari. Per molto tempo si è pensato che la creazione di questo plasma richiedesse collisioni tra nuclei molto pesanti, come quelli del piombo, ma stavolta lo stesso risultato è stato ottenuto con nuclei molto più piccoli e leggeri, quelli di ossigeno e di neon.

Osservando le particelle nelle quali il plasma di quark e gluoni si trasforma subito dopo essersi formato, gli autori dello studio sono anche riusciti a dedurre la forma dei nuclei utilizzati: quelli di ossigeno sono più tondeggianti, mentre quelli di neon hanno una forma che ricorda un birillo da bowling. La forma dei nuclei atomici è rilevante perché fornisce informazioni importanti sulla forza forte, una delle quattro forze fondamentali della natura: quella che tiene uniti protoni e neutroni all'interno degli atomi.

Rappresentazione artistica della formazione di un plasma di quark e gluoni (fonte: CERN)