X(3872)

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X(3872)
Composizione
FamigliaAdroni
GruppoMesoni
InterazioneGravità, elettromagnetica, debole, forte
ScopertaEsperimento Belle, 2003
Massa3871.56(22) MeV/c2
Spin1

La particella X(3872) è un mesone esotico scoperto nel 2003[1] dall'esperimento Belle e confermato successivamente dagli esperimenti BaBar, CDF, e LHCb.[2] Le sue proprietà non sono del tutto note, sebbene sia chiaro che questo mesone non possa essere considerato un charmonio standard, per via di numerose peculiarità.

Scoperta[modifica | modifica wikitesto]

La X(3872) è un stata osservata per la prima volta dall'esperimento Belle al collider asimmetrico elettrone-positrone KEKB. Nelle collisioni sono generate numerose coppie di mesoni B, i quali decadendo possono produrre risonanze contenenti quark charm. In particolare il processo studiato è il seguente:

dove i mesoni B carichi decadono in mesoni K, una coppia di leptoni (elettroni o muoni) e una coppia di pioni carichi. La quantità studiata è la massa invariante[3] dei leptoni e dei pioni meno la massa invariante dei leptoni:

La distribuzione attesa per questa quantità era una curva continua con un picco in corrispondenza a , dovuto al contributo del processo:

in cui è prodotto un mesone .

Oltre al picco della , si osservò sperimentalmente un ulteriore picco a , corrispondente alla presenza di una particella (chiamata temporaneamente X) di massa 3872 MeV, che partecipa al processo in modo analogo al mesone :

Il picco ha una larghezza inferiore alla risoluzione sperimentale, ponendo quindi un limite superiore alla larghezza della risonanza di 3 MeV.

Negli anni successivi ulteriori misure hanno portato alla determinazione delle larghezze di decadimento in alcuni canali. Per lungo tempo i numeri quantici JPC della X(3872) sono rimasti ignoti: le due ipotesi più probabili furono 1++ e 2-+, determinati dallo studio della distribuzione angolare dei leptoni e dei pioni nello stato finale. Nel febbraio 2013 la collaborazione LHCb ha pubblicato uno studio[4] che favorisce nettamente l'ipotesi 1++.

Il valore della C-parità della X(3872) è sicuramente positivo, a causa dell'osservazione del decadimento .

Interpretazione[modifica | modifica wikitesto]

Le caratteristiche della X(3872) rendono impossibile la sua identificazione con un charmonio standard. Le due caratteristiche più importanti sono:

  • la ridotta larghezza totale della risonanza: infatti i charmoni standard al di sopra della soglia di open-charm hanno larghezze tipicamente superiori a 10 MeV;
  • la forte violazione di isospin riscontrata nei suoi decadimenti: infatti le larghezze parziali dei decadimenti e sono dello stesso ordine di grandezza, sebbene i due stati finali abbiano valori di isospin totale rispettivamente pari a 0 e 1; i charmoni standard sono stati a isospin totale nullo (non contengono quark up o down), quindi se la X fosse un charmonio standard il decadimento in dovrebbe essere fortemente soppresso.

Le interpretazioni attualmente favorite sono quelle di molecola di mesoni D e D* e di tetraquark, sebbene non ci sia attualmente un accordo nella comunità scientifica.

Note[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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