INFN-LNF Laboratori Nazionali di Frascati
LHCb ha misurato per la prima volta la differenza tra materia e antimateria nei mesoni D0, particelle composte da un quark charm e un antiquark up.
La differenza nel comportamento tra materia e antimateria, nota come violazione di CP, è uno dei processi chiave per comprendere perché l’Universo sia composto solo da particelle di materia e non vi sia presenza di antimateria residua. È la prima volta che l’effetto viene osservato in particelle che contengono il quark charm che ha carica frazionaria +2/3. Tale asimmetria era stata osservata nel 1964 in decadimenti di particelle contenenti il quark strange e successivamente, nel 2001, in particelle contenenti il quark beauty, entrambi di carica -1/3. Si sono dovuti attendere quasi altri 20 anni per arrivare a questo fondamentale traguardo che apre nuovi scenari nella comprensione dell’Universo e nella verifica del Modello Standard.
LHCb, uno dei quattro maggiori esperimenti in presa dati all’acceleratore LHC del CERN, ha analizzato circa 100 milioni di decadimenti rari del mesone D0 raccolti dal 2011 al 2018 misurando un effetto molto piccolo, pari a circa 0.15%. Questo fondamentale risultato è stato raggiunto anche grazie alla ottima capacità dell’esperimento di identificare i diversi tipi di particelle, caratteristica di LHCb unica nel suo genere.
La comunità italiana in LHCb ha fornito un contributo fondamentale a tale misura, grazie in particolare all’analisi dei dati portata avanti dal gruppo dell’INFN di Bologna. L’attività dei 13 gruppi LHCb dell’INFN spazia dalla costruzione del rivelatore alle operazioni di funzionamento, Sino all’analisi dei dati. In particolare, i Laboratori Nazionali di Frascati hanno la leadership nella rivelazione e ricostruzione dei muoni, avendo realizzato un’importante parte del rivelatore e del relativo software.