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| Modello Standard delle particelle elementari. Fonte: Wikipedia En |
In campo scientifico, ogni singola scoperta costituisce un avanzamento verso la comprensione di come funziona il mondo che ci circonda e l’universo stesso.
Gradini piccoli e grandi, quindi, ma sempre gradini.
Ci sono, però, scoperte che assumono il significato di vere e proprie pietre miliari e danno degli scossoni all’interno della comunità scientifica. Scossoni che, a volte, possono essere equiparati a delle rivoluzioni, dal punto di vista cognitivo.
È il caso dell’evento conosciuto dai fisici delle particelle come la Rivoluzione di novembre.
Esattamente 41 anni fa, il mondo della fisica delle alte energie veniva profondamente scosso dalla scoperta di una nuova particella con una larghezza di decadimento insolitamente stretta a 3095 MeV, conosciuta comunemente come la rivoluzione J/Ψ (J/psi).
LA FISICA DELLE ALTE ENERGIE FINO AL 1974
La questione circa i costituenti elementari della materia ha affascinato a lungo la mente umana. Pensiamo al termine greco “atomos” che significa “indivisibile”: i Greci pensavano, infatti, che gli atomi fossero i costituenti ultimi della materia.
La scoperta dell'elettrone, annunciata in una conferenza serale al Royal Institution, il 30 aprile del 1897, da Joseph John Thomson, sancisce la fine della lunga era speculativa, durata 25 secoli, e l’inizio della concezione che l’atomo non era affatto indivisibile o elementare. Nel 1911, Rutherford indicò che l’atomo è formato da un piccolo nucleo denso, circondato da una nube elettronica.
Successivamente, si scoprì che il nucleo è composto da protoni e neutroni: durante gli anni cinquanta e sessanta, furono rilevate, infatti, molte di queste particelle. Si ipotizzò, pertanto, che esse fossero a loro volta composte di costituenti ancora più piccoli: i quark.
Tre tipi di quark (u, d, s)(8) e le loro antiparticelle erano sufficienti a descrivere
tutti gli adroni(9) noti a quel tempo. Nel 1969, gli esperimenti di diffusione anelastica(10) ad alta energia presso SLAC (analoghi agli esperimenti di Rutherford del 1911) provarono in conclusione che protone, neutrone ed altre particelle erano formate da quark. Le particelle formate da quark sono chiamate adroni: particelle che interagiscono mediante la forza nucleare forte.
È questa interazione forte che tiene legati protoni e neutroni insieme nel nucleo dell’atomo. L’interazione forte è anche responsabile del rapido decadimento di molti adroni.
In natura, esiste un altro tipo di particelle, chiamate leptoni(11). Fino al 1974, erano conosciuti quattro di tali leptoni: elettrone, neutrino elettronico, muone e neutrino muonico, e ovviamente le loro antiparticelle. I leptoni, a differenza degli adroni, non sono coinvolti nell’interazione forte. Elettrone e muone, essendo particelle elettricamente cariche, risentono della forza elettromagnetica, che è all’incirca cento volte più debole della forza nucleare forte, entro il corto raggio di azione di questa che è circa 10^-15 m.
I neutrini, elettricamente neutri, non risentono né della forza nucleare forte né di quella elettromagnetica, ma interagiscono mediante l’interazione debole, che è più debole di parecchi ordini di grandezza rispetto all’interazione elettromagnetica.
VERSO LA SCOPERTA DEL MESONE J/Ψ
La situazione nel campo della fisica delle particelle si presentava ancora più confusa nel 1970, quando Ting scrisse la sua proposta. Sin dal 1965, Ting stava lavorando sulle prove tecniche dell’elettrodinamica quantistica ad alto trasferimento di quantità di moto.
Si può osservare che al trasferimento di una piccola quantità di moto, vi è accordo, tra elettrodinamica quantistica ed esperimento sul momento magnetico anomalo(14) dell’elettrone, sino a sette cifre decimali. Grandioso!
Dal 1965 al 1969, Ting e il suo gruppo avevano osservato la produzione di fotoni pesanti(15) (mesoni vettori(16)) ρ, ω, e φ, (le cui masse sono circa 1 GeV. Più specificamente, la massa dei primi due è un po’ inferiore, mentre la massa del mesone φ, è leggermente superiore) e il loro successivo decadimento in una coppia elettrone-positrone e + e-.
Una domanda ovvia era la seguente: quanti fotoni pesanti esistono e quali sono le loro masse e le loro altre proprietà? Ting voleva svolgere una ricerca riguardo a tale domanda, ma la sua proposta fu respinta sia dal Fermilab che dal CERN, per essere finalmente accettata dal laboratorio di Brookhaven. Era l'11 gennaio del 1972.
LA SCOPERTA DEL MESONE J/Ψ
Con l’approvazione della proposta di Ting a Brookhaven, avvenuta a maggio del 1972, furono assegnate al team di ricerca mille ore di beam time (tempo assegnato per l'uso di un fascio di particelle da una particolare sorgente).
Il team impiegò quasi 18 mesi per costruire il rivelatore, che era enorme in tutti i sensi: in termini di dimensioni, complessità, sensibilità, e costo. L'esperimento vero e proprio iniziò nell'aprile del 1974.
In primo luogo, cercarono il mesone φ (1020), essendo questa l’idea: se si registra il numero di coppie e + e-, prodotte in questo esperimento, come funzione dell'energia totale, allora si dovrebbe vedere un picco ampio, la cui altezza massima si trova a 1020 MeV. Questo rivelatore poteva misurare l'energia della coppia e + e- con grande precisione. La capacità di tale precisione rendeva però il rivelatore molto costoso e Ting fu criticato per aver voluto costruire un rivelatore inutilmente accurato, dato che all’epoca non si riteneva possibile l’esistenza di un mesone vettore pesante con larghezza di decadimento molto stretta.
Il 22 agosto, il team fece funzionare il rivelatore ad energie comprese tra i 2000 e i 4000 MeV e registrò i dati per due settimane. Nel giro di due giorni, due team iniziarono ad analizzare i dati in modo indipendente (di solito, solo un team analizza i risultati, ma Ting ne aveva avuti sempre due per eccesso di sicurezza) ed entrambi notarono in modo indipendente che quando analizzavano il numero di eventi da 2875 a 3225 MeV con progressione di 25 MeV, quasi tutti gli eventi risultavano accumulati a 3100 MeV, cioè un vero e proprio picco, che denotava una risonanza molto stretta!
Il risultato ottenuto fu una grande sorpresa, poiché all’epoca non si conosceva alcuna particella subatomica che avesse una larghezza di decadimento così stretta (cioè un tempo di sopravvivenza grande). In tale circostanza, la personalità di Ting si impose. Diversi membri del suo gruppo lo spingevano a pubblicare i risultati immediatamente, ma egli decise di effettuare un doppio controllo. Egli sapeva che SPEAR era in grado di scoprire il picco in un solo giorno se solo avessero saputo dove si trovasse!
D’altro canto, Ting aveva potuto osservarlo in un esperimento a bersaglio fisso soltanto a causa della sua ossessiva insistenza sulla messa a punto del detector.
Intanto, durante questo periodo di tempo, i membri del gruppo del MIT svolsero indagini circa l’energia a cui stava funzionando SPEAR, per comprendere a che punto fossero.
Le frustrazioni di Ting aumentarono quando la macchina fu riavviata il 2 ottobre ma presentò immediatamente dei problemi. Egli allora pensò di annunciare i risultati durante il MIT festival, fissato per il 17-18 ottobre, in onore di Victor Weisskopf per il suo pensionamento, ma fece marcia indietro all'ultimo momento.
Il 22 ottobre, Ting tornò alla macchina per ricontrollare ulteriormente i dati mentre uno dei membri del suo gruppo, Ulrich Becker, teneva un seminario precedentemente programmato al MIT, nel corso del quale tentò di mascherare il picco molto stretto, presentando il numero di eventi su una gamma sufficientemente ampia di energia. Comunque, non riuscì ad ingannare Martin Deutsch, che prese in disparte Becker dopo il seminario e gli chiese di pubblicare i risultati immediatamente.
Lo stesso giorno, Mel Schwartz della Stanford si fermò a Brookhaven per valutare i progressi dell’esperimento. Il suo assistente Jayashree Toraskar allora lo informò del bump(18) a 3.1 GeV, osservato nell'esperimento di Ting. Schwartz incontrò Ting per ottenere una conferma in proposito, ma Ting negò ancora.
È chiaro che, almeno dopo questa conversazione, Ting avrebbe dovuto annunciare la scoperta, sapendo benissimo che Schwartz stava per tornare a Stanford (dove si trovava SLAC), e, una volta che il gruppo SPEAR fosse stato informato, avrebbero ottenuto il risultato nel giro di un giorno. Smentendo, invece, così categoricamente le voci circolanti, non fece altro che indebolire la sua posizione, e alla fine dovette condividere il premio Nobel con Richter. Se solo fosse stato onesto con Schwartz, avrebbe ottenuto il pieno riconoscimento.
Il 25 ottobre, Deutsch fece di nuovo pressione affinché il gruppo del MIT pubblicasse subito i risultati; altrimenti lo avrebbe fatto SPEAR, ma non successe ancora nulla.
Apparentemente, adesso Ting pensava che ci potesse essere più di un bump e voleva ottenerne il riconoscimento.
Il 9 novembre, il gruppo dello SLAC decise di fermare la sua corsa tra 4.5 e 6 GeV e di tornare indietro a 3.1 GeV.
Apparentemente, un membro, Roy Schwitters ebbe la sensazione che il gruppo SPEAR avesse bisogno di scrivere un documento sul loro esperimento e quindi iniziò a controllare i dati con attenzione. Durante il controllo, notò che c’era qualcosa di inconsistente nei dati attorno a 3.1 GeV.
Ne parlò con gli altri membri, inclusi Gerson Goldhaber e Richter; convennero che c’era qualcosa di veramente strano e che era opportuno tornare indietro a 3.1 GeV.
Si deve precisare che non è facile cambiare il valore dell’energia. Si deve anche sintonizzare di nuovo il fascio e devono essere resettati tutti i magneti. La ragione ufficiale per tornare indietro era a dir poco difficilmente convincente e sembrava che la conversazione di Schwartz con Ting, due settimane prima, così come altre voci avessero avuto un certo peso in questa decisione. Come previsto, a distanza di un giorno (cioè Domenica, 10 novembre), essi avevano confermato l'esistenza di un adrone insolitamente stretto a 3095 MeV.
Fortuna volle che, nello stesso giorno, Ting arrivasse a SLAC per partecipare a una riunione della SLAC Programme Advisory Committee, precedentemente programmata. Nei pressi dell'hotel, Ting ricevette un frenetico messaggio da Deutsch, il quale aveva sentito dire che il gruppo SPEAR aveva trovato qualcosa a 3.1 GeV. Ting ovviamente ne fu inorridito e immediatamente telefonò a Brookhaven chiedendo loro di annunciare subito la scoperta, informandoli che il giorno successivo avrebbe annunciato la scoperta a SLAC.
Ting telefonò a Frascati comunicando la scoperta e, dopo due giorni, anche i ricercatori italiani confermarono l'esistenza della particella. I tre documenti furono pubblicati uno dopo l'altro, sul numero di Physical Review Letters, 2 dicembre (1974).
Perché Ting non pubblicò i suoi dati per primo, quando molti membri del suo gruppo lo incitavano a farlo?
Si trattava di una precauzione esagerata o, invece, non era molto fiducioso circa i risultati? Era così ingenuo da credere che la sua conversazione con Schwartz non avrebbe raggiunto SLAC, solo perché lui aveva negato le voci circolanti?
Mentre è vero che forse Ting avrebbe dovuto ricevere un pieno riconoscimento per la scoperta di J/Ψ, il gruppo SPEAR subentrò da quel momento in poi, facendo tutti gli studi di precisione relativi alla produzione e alle proprietà di decadimento di J/Ψ. Inoltre, nell’arco di dieci giorni, il gruppo scoprì un altro mesone vettore Ψ’(3695). Ψ’ rappresenta il primo stato eccitato di J/ψ, ed oggi è chiamato ψ(2S), che indica il suo stato quantico.
Subito dopo l'annuncio della scoperta di J/Ψ, seguì tutta una serie di speculazioni teoriche su ciò che poteva essere. La grande domanda era: “Perché J/Ψ è così stretta e quindi longeva?".
Alcuni dei suggerimenti furono: si tratta di un bosone vettore intermedio, del bosone di Higgs, della più leggera particella dotata di colore, della più leggera particella con un nuovo numero quantico chiamato paracharge, di una particella formata da un stato legato di un quark charm e un anti-quark charm (cioé lo stato legato del charmonium(19)).
Seguì una vigorosa attività teorica per cercare di capire quale fosse la risposta corretta. Il gruppo SPEAR scoprì anche altri tre stati attraverso transizioni radiative, le cui masse erano comprese tra quelle di Ψ’ e J/ Ψ.
Entro un anno, successivo alla scoperta, fu chiaro che J/Ψ era uno stato legato: così i componenti di base della materia erano quattro quark e quattro leptoni. Gli altri stati, scoperti da SPEAR, furono facilmente identificati come vari stati del charmonium. Un ultimo ostacolo in questo quadro era l’esistenza dei mesoni charmed. Comunque, anche questi furono scoperti entro la metà del 1976; il fatto convinse anche gli scettici più accaniti circa la validità dell'ipotesi del quark charm.
In quel periodo, seguirono altre due scoperte piuttosto inaspettate, vale a dire quelle relative al leptone t a 1786 MeV e gli stati legati, dove b è il quinto quark: quark bottom o quark beauty.
Fu chiaro fin da allora che esistono dodici costituenti di base della materia: sei leptoni (il neutrino tau è il sesto dei leptoni) e sei quark. Anche se, fino a quel momento, erano conosciuti solo cinque quark, la comunità scientifica era sicura che doveva esistere il sesto quark: il quark t (o quark top, una particella fondamentale del Modello Standard.) fu infatti scoperto al Fermilab, nel 1994.
IL QUADRO ATTUALE
Gradini piccoli e grandi, quindi, ma sempre gradini.
Ci sono, però, scoperte che assumono il significato di vere e proprie pietre miliari e danno degli scossoni all’interno della comunità scientifica. Scossoni che, a volte, possono essere equiparati a delle rivoluzioni, dal punto di vista cognitivo.
È il caso dell’evento conosciuto dai fisici delle particelle come la Rivoluzione di novembre.
Esattamente 41 anni fa, il mondo della fisica delle alte energie veniva profondamente scosso dalla scoperta di una nuova particella con una larghezza di decadimento insolitamente stretta a 3095 MeV, conosciuta comunemente come la rivoluzione J/Ψ (J/psi).
Questa scoperta fu molto decisiva per la nostra comprensione e formulazione dell’attuale quadro di riferimento, per quanto riguarda i costituenti fondamentali della materia.
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| Parte dello SLAC beamline. Wikipedia |
Il 10 novembre 1974, due gruppi sperimentali (un gruppo del MIT che faceva
esperimenti sulla costa orientale presso il Brookhaven National Laboratory, USA e il gruppo dello SLAC- Berkeley che faceva esperimenti sulla costa occidentale presso lo Stanford Linear Accelerator Centre, USA) annunciarono contemporaneamente la scoperta di una nuova particella a 3095 MeV(1), la cui vita media(2) era circa 1000 volte
esperimenti sulla costa orientale presso il Brookhaven National Laboratory, USA e il gruppo dello SLAC- Berkeley che faceva esperimenti sulla costa occidentale presso lo Stanford Linear Accelerator Centre, USA) annunciarono contemporaneamente la scoperta di una nuova particella a 3095 MeV(1), la cui vita media(2) era circa 1000 volte
superiore a quella di altre particelle di massa comparabile.
Tale annuncio infuocò, come detto prima, il mondo della fisica delle particelle elementari, rivoluzionandolo.
Ma, come succede per molte rivoluzioni, il suo significato non fu chiaro in un primo momento. La vita media di questa particella, di ampiezza senza precedenti, portò a tutta una serie di speculazioni teoriche e ad una vigorosa attività sperimentale. Durante l’anno successivo alla scoperta, furono prodotti più di settecento documenti, un record per la fisica, a quel tempo. In seguito, tale record fu infranto soltanto con la scoperta della superconduttività ad alta temperatura(3) (Il primo superconduttore ad alta energia fu scoperto nel 1986 dai ricercatori IBM Georg Bednorz e K. Alex Müller, che furono insigniti nel 1987 con il premio Nobel per la Fisica).
La scoperta del mesone(4) J/Ψ* (e quindi del quark charm) elettrizzò la comunità per vari motivi, tra cui il fatto che la sua scoperta avvenne simultaneamente in due laboratori diversi e con l’utilizzo di due tipi di macchine completamente differenti.
Il suo impatto sullo sviluppo della fisica delle alte energie fu tremendo e a distanza di soli due anni dalla scoperta, nel 1976, i due scienziati Samuel Chao Chung Ting e Burton Richter, a capo dei due gruppi di ricerca, ricevettero il premio Nobel per la fisica. A parte l'effetto Raman(5) e la violazione della parità(6) non si annoverano molte altre scoperte che siano state riconosciute così rapidamente dal comitato del premio Nobel.
Vediamo brevemente qual era la situazione, per quanto riguarda la fisica delle alte energie(7), al momento della scoperta.
Tale annuncio infuocò, come detto prima, il mondo della fisica delle particelle elementari, rivoluzionandolo.
Ma, come succede per molte rivoluzioni, il suo significato non fu chiaro in un primo momento. La vita media di questa particella, di ampiezza senza precedenti, portò a tutta una serie di speculazioni teoriche e ad una vigorosa attività sperimentale. Durante l’anno successivo alla scoperta, furono prodotti più di settecento documenti, un record per la fisica, a quel tempo. In seguito, tale record fu infranto soltanto con la scoperta della superconduttività ad alta temperatura(3) (Il primo superconduttore ad alta energia fu scoperto nel 1986 dai ricercatori IBM Georg Bednorz e K. Alex Müller, che furono insigniti nel 1987 con il premio Nobel per la Fisica).
La scoperta del mesone(4) J/Ψ* (e quindi del quark charm) elettrizzò la comunità per vari motivi, tra cui il fatto che la sua scoperta avvenne simultaneamente in due laboratori diversi e con l’utilizzo di due tipi di macchine completamente differenti.
Il suo impatto sullo sviluppo della fisica delle alte energie fu tremendo e a distanza di soli due anni dalla scoperta, nel 1976, i due scienziati Samuel Chao Chung Ting e Burton Richter, a capo dei due gruppi di ricerca, ricevettero il premio Nobel per la fisica. A parte l'effetto Raman(5) e la violazione della parità(6) non si annoverano molte altre scoperte che siano state riconosciute così rapidamente dal comitato del premio Nobel.
Vediamo brevemente qual era la situazione, per quanto riguarda la fisica delle alte energie(7), al momento della scoperta.
LA FISICA DELLE ALTE ENERGIE FINO AL 1974
La questione circa i costituenti elementari della materia ha affascinato a lungo la mente umana. Pensiamo al termine greco “atomos” che significa “indivisibile”: i Greci pensavano, infatti, che gli atomi fossero i costituenti ultimi della materia.
La scoperta dell'elettrone, annunciata in una conferenza serale al Royal Institution, il 30 aprile del 1897, da Joseph John Thomson, sancisce la fine della lunga era speculativa, durata 25 secoli, e l’inizio della concezione che l’atomo non era affatto indivisibile o elementare. Nel 1911, Rutherford indicò che l’atomo è formato da un piccolo nucleo denso, circondato da una nube elettronica.
Successivamente, si scoprì che il nucleo è composto da protoni e neutroni: durante gli anni cinquanta e sessanta, furono rilevate, infatti, molte di queste particelle. Si ipotizzò, pertanto, che esse fossero a loro volta composte di costituenti ancora più piccoli: i quark.
Tre tipi di quark (u, d, s)(8) e le loro antiparticelle erano sufficienti a descrivere
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| Un protone, composto di due quark up e un quark down. Wikipedia |
È questa interazione forte che tiene legati protoni e neutroni insieme nel nucleo dell’atomo. L’interazione forte è anche responsabile del rapido decadimento di molti adroni.
In natura, esiste un altro tipo di particelle, chiamate leptoni(11). Fino al 1974, erano conosciuti quattro di tali leptoni: elettrone, neutrino elettronico, muone e neutrino muonico, e ovviamente le loro antiparticelle. I leptoni, a differenza degli adroni, non sono coinvolti nell’interazione forte. Elettrone e muone, essendo particelle elettricamente cariche, risentono della forza elettromagnetica, che è all’incirca cento volte più debole della forza nucleare forte, entro il corto raggio di azione di questa che è circa 10^-15 m.
I neutrini, elettricamente neutri, non risentono né della forza nucleare forte né di quella elettromagnetica, ma interagiscono mediante l’interazione debole, che è più debole di parecchi ordini di grandezza rispetto all’interazione elettromagnetica.
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| La suddivisione delle particelle nel Modello Standard. I sei tipi (o sapori) di quark sono colorati in violetto. Le colonne rappresentano le tre generazioni dei fermioni. Fonte: Wikipedia |
Si sottolinea che le tre forze prima menzionate, insieme alla gravità, erano all’epoca considerate (e lo sono tuttora) le quattro forze fondamentali della natura.
Alcuni scienziati avevano già iniziato a porsi domande circa la possibilità di unificare queste forze.
In particolare, ispirati dall’unificazione della gravità terrestre e celeste ad opera di Newton e dall’unificazione dell’elettricità e del magnetismo ad opera di Maxwell, gli scienziati si stavano chiedendo se l’interazione elettromagnetica e l’interazione debole potessero essere unificate in una unica forza.
Un tale modello modificato per i leptoni era stato proposto nel 1967 da Weinberg, ma non aveva ricevuto molta attenzione all’interno della comunità dei fisici sino al lavoro di Gerard ’t Hooft, che indicava la rinormalizzabilità(12) del modello.
La scoperta della corrente debole neutra(13), nel 1973-1974, fu un grande incentivo per queste idee, ma inizialmente parecchi ricercatori, inclusi i gruppi sperimentali stessi, non furono sicuri dei loro risultati così che fu scherzosamente definita come la scoperta della “corrente alternata neutra”. Nel 1974, la comunità dei fisici non aveva afferrato il suo pieno significato. Infatti, non fu assegnato alcun premio Nobel alla scoperta della corrente neutra.
Pertanto, nel 1974 si riteneva comunemente che i costituenti di base della materia fossero tre quark e quattro leptoni (con le loro antiparticelle) e tutti sembravano oggetti puntiformi. Tra questi, mentre i quattro leptoni erano stati osservati sperimentalmente in laboratorio come particelle isolate, per quanto riguarda i quark all’interno degli adroni, nessuno era stato in grado di isolarne uno. Questo era all’epoca uno degli aspetti più sconcertanti.
Alcuni scienziati avevano già iniziato a porsi domande circa la possibilità di unificare queste forze.
In particolare, ispirati dall’unificazione della gravità terrestre e celeste ad opera di Newton e dall’unificazione dell’elettricità e del magnetismo ad opera di Maxwell, gli scienziati si stavano chiedendo se l’interazione elettromagnetica e l’interazione debole potessero essere unificate in una unica forza.
Un tale modello modificato per i leptoni era stato proposto nel 1967 da Weinberg, ma non aveva ricevuto molta attenzione all’interno della comunità dei fisici sino al lavoro di Gerard ’t Hooft, che indicava la rinormalizzabilità(12) del modello.
La scoperta della corrente debole neutra(13), nel 1973-1974, fu un grande incentivo per queste idee, ma inizialmente parecchi ricercatori, inclusi i gruppi sperimentali stessi, non furono sicuri dei loro risultati così che fu scherzosamente definita come la scoperta della “corrente alternata neutra”. Nel 1974, la comunità dei fisici non aveva afferrato il suo pieno significato. Infatti, non fu assegnato alcun premio Nobel alla scoperta della corrente neutra.
Pertanto, nel 1974 si riteneva comunemente che i costituenti di base della materia fossero tre quark e quattro leptoni (con le loro antiparticelle) e tutti sembravano oggetti puntiformi. Tra questi, mentre i quattro leptoni erano stati osservati sperimentalmente in laboratorio come particelle isolate, per quanto riguarda i quark all’interno degli adroni, nessuno era stato in grado di isolarne uno. Questo era all’epoca uno degli aspetti più sconcertanti.
VERSO LA SCOPERTA DEL MESONE J/Ψ
La situazione nel campo della fisica delle particelle si presentava ancora più confusa nel 1970, quando Ting scrisse la sua proposta. Sin dal 1965, Ting stava lavorando sulle prove tecniche dell’elettrodinamica quantistica ad alto trasferimento di quantità di moto.
Si può osservare che al trasferimento di una piccola quantità di moto, vi è accordo, tra elettrodinamica quantistica ed esperimento sul momento magnetico anomalo(14) dell’elettrone, sino a sette cifre decimali. Grandioso!
Dal 1965 al 1969, Ting e il suo gruppo avevano osservato la produzione di fotoni pesanti(15) (mesoni vettori(16)) ρ, ω, e φ, (le cui masse sono circa 1 GeV. Più specificamente, la massa dei primi due è un po’ inferiore, mentre la massa del mesone φ, è leggermente superiore) e il loro successivo decadimento in una coppia elettrone-positrone e + e-.
Una domanda ovvia era la seguente: quanti fotoni pesanti esistono e quali sono le loro masse e le loro altre proprietà? Ting voleva svolgere una ricerca riguardo a tale domanda, ma la sua proposta fu respinta sia dal Fermilab che dal CERN, per essere finalmente accettata dal laboratorio di Brookhaven. Era l'11 gennaio del 1972.
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| Produzione di J/Ψ al Fermilab. Fonte: Wikipedia |
Ting ed il suo team intendevano cercare fotoni pesanti (mesoni vettori) mediante collisioni di protoni da 30 GeV su targhetta fissa di Be (berillio):
p + Be → J/Ψ + x con J/Ψ → e+e−
La parte interessante della proposta fu la sua affermazione, contraria al convincimento comune, che l’anello di accumulazione(17) di e + e- non fosse il posto migliore per cercare mesoni vettori.
In un anello di accumulazione di e + e-, l'energia è ben definita. Una ricerca sistematica dei mesoni più pesanti richiede una variazione e un monitoraggio continui dell'energia dei due fasci collidenti, un compito difficile che richiede un tempo quasi infinito.
L’anello di accumulazione è più adatto a svolgere studi dettagliati dei parametri del mesone vettore, una volta che sono stati trovati. Gli eventi successivi hanno confermato questa valutazione, per tale ragione una macchina adronica è comunemente definita come una 'macchina da scoperta', mentre una macchina di e + e- è destinata agli studi di precisione.
Richter, d'altro canto, coinvolto con l’anello di accumulazione di e + e-, era interessato a capire la produzione di adroni nelle collisioni di e + e-:
e+e− → J/Ψ → adroni, o e+e−, o μ+μ−
Nel 1965, SLAC presentò una proposta all’US atomic energy per una macchina del genere, con un'energia di 3 GeV per ogni fascio.
Soltanto nel 1970 furono stanziati dei fondi per questo acceleratore di particelle (SPEAR) e la macchina fu costruita nel 1972, entrando in funzione nello stesso anno. Il gruppo SPEAR esaminò in primo luogo il rapporto R, che, grosso modo, è il numero di adroni diviso per il numero di muoni prodotti nelle collisioni elettrone-positrone (e + e-).
I ricercatori volevano studiare la variazione del valore di tale rapporto quando l’energia totale cambiava da 2,4 GeV al ritmo di 200 MeV. Dal loro studio preliminare, scoprirono che il rapporto R aumentava da 2 a 6 come l'energia totale aumentava da 2 a 5 GeV.
Richter presentò questi risultati alla conferenza biennale di Rochester, tenutasi a Londra nell'estate del 1974. Anche John Ellis parlò alla stessa conferenza, esaminando la produzione di adroni nelle collisioni e + e- di modelli diversi.
Egli dimostrò che, a seconda del modello, tale rapporto poteva assumere qualsiasi valore, da 0,36 in poi (cioè 0,36, 2/3, 2, 10/3, 4,..). Il modello a tre quark più ampiamente accettato (con colore) prevedeva per R il valore 2. Pertanto, ancora nell'estate del 1974, la situazione appariva del tutto confusa.
p + Be → J/Ψ + x con J/Ψ → e+e−
La parte interessante della proposta fu la sua affermazione, contraria al convincimento comune, che l’anello di accumulazione(17) di e + e- non fosse il posto migliore per cercare mesoni vettori.
In un anello di accumulazione di e + e-, l'energia è ben definita. Una ricerca sistematica dei mesoni più pesanti richiede una variazione e un monitoraggio continui dell'energia dei due fasci collidenti, un compito difficile che richiede un tempo quasi infinito.
L’anello di accumulazione è più adatto a svolgere studi dettagliati dei parametri del mesone vettore, una volta che sono stati trovati. Gli eventi successivi hanno confermato questa valutazione, per tale ragione una macchina adronica è comunemente definita come una 'macchina da scoperta', mentre una macchina di e + e- è destinata agli studi di precisione.
Richter, d'altro canto, coinvolto con l’anello di accumulazione di e + e-, era interessato a capire la produzione di adroni nelle collisioni di e + e-:
e+e− → J/Ψ → adroni, o e+e−, o μ+μ−
Nel 1965, SLAC presentò una proposta all’US atomic energy per una macchina del genere, con un'energia di 3 GeV per ogni fascio.
Soltanto nel 1970 furono stanziati dei fondi per questo acceleratore di particelle (SPEAR) e la macchina fu costruita nel 1972, entrando in funzione nello stesso anno. Il gruppo SPEAR esaminò in primo luogo il rapporto R, che, grosso modo, è il numero di adroni diviso per il numero di muoni prodotti nelle collisioni elettrone-positrone (e + e-).
I ricercatori volevano studiare la variazione del valore di tale rapporto quando l’energia totale cambiava da 2,4 GeV al ritmo di 200 MeV. Dal loro studio preliminare, scoprirono che il rapporto R aumentava da 2 a 6 come l'energia totale aumentava da 2 a 5 GeV.
Richter presentò questi risultati alla conferenza biennale di Rochester, tenutasi a Londra nell'estate del 1974. Anche John Ellis parlò alla stessa conferenza, esaminando la produzione di adroni nelle collisioni e + e- di modelli diversi.
Egli dimostrò che, a seconda del modello, tale rapporto poteva assumere qualsiasi valore, da 0,36 in poi (cioè 0,36, 2/3, 2, 10/3, 4,..). Il modello a tre quark più ampiamente accettato (con colore) prevedeva per R il valore 2. Pertanto, ancora nell'estate del 1974, la situazione appariva del tutto confusa.
LA SCOPERTA DEL MESONE J/Ψ
Con l’approvazione della proposta di Ting a Brookhaven, avvenuta a maggio del 1972, furono assegnate al team di ricerca mille ore di beam time (tempo assegnato per l'uso di un fascio di particelle da una particolare sorgente).
Il team impiegò quasi 18 mesi per costruire il rivelatore, che era enorme in tutti i sensi: in termini di dimensioni, complessità, sensibilità, e costo. L'esperimento vero e proprio iniziò nell'aprile del 1974.
In primo luogo, cercarono il mesone φ (1020), essendo questa l’idea: se si registra il numero di coppie e + e-, prodotte in questo esperimento, come funzione dell'energia totale, allora si dovrebbe vedere un picco ampio, la cui altezza massima si trova a 1020 MeV. Questo rivelatore poteva misurare l'energia della coppia e + e- con grande precisione. La capacità di tale precisione rendeva però il rivelatore molto costoso e Ting fu criticato per aver voluto costruire un rivelatore inutilmente accurato, dato che all’epoca non si riteneva possibile l’esistenza di un mesone vettore pesante con larghezza di decadimento molto stretta.
Il 22 agosto, il team fece funzionare il rivelatore ad energie comprese tra i 2000 e i 4000 MeV e registrò i dati per due settimane. Nel giro di due giorni, due team iniziarono ad analizzare i dati in modo indipendente (di solito, solo un team analizza i risultati, ma Ting ne aveva avuti sempre due per eccesso di sicurezza) ed entrambi notarono in modo indipendente che quando analizzavano il numero di eventi da 2875 a 3225 MeV con progressione di 25 MeV, quasi tutti gli eventi risultavano accumulati a 3100 MeV, cioè un vero e proprio picco, che denotava una risonanza molto stretta!
Il risultato ottenuto fu una grande sorpresa, poiché all’epoca non si conosceva alcuna particella subatomica che avesse una larghezza di decadimento così stretta (cioè un tempo di sopravvivenza grande). In tale circostanza, la personalità di Ting si impose. Diversi membri del suo gruppo lo spingevano a pubblicare i risultati immediatamente, ma egli decise di effettuare un doppio controllo. Egli sapeva che SPEAR era in grado di scoprire il picco in un solo giorno se solo avessero saputo dove si trovasse!
D’altro canto, Ting aveva potuto osservarlo in un esperimento a bersaglio fisso soltanto a causa della sua ossessiva insistenza sulla messa a punto del detector.
Intanto, durante questo periodo di tempo, i membri del gruppo del MIT svolsero indagini circa l’energia a cui stava funzionando SPEAR, per comprendere a che punto fossero.
Le frustrazioni di Ting aumentarono quando la macchina fu riavviata il 2 ottobre ma presentò immediatamente dei problemi. Egli allora pensò di annunciare i risultati durante il MIT festival, fissato per il 17-18 ottobre, in onore di Victor Weisskopf per il suo pensionamento, ma fece marcia indietro all'ultimo momento.
Il 22 ottobre, Ting tornò alla macchina per ricontrollare ulteriormente i dati mentre uno dei membri del suo gruppo, Ulrich Becker, teneva un seminario precedentemente programmato al MIT, nel corso del quale tentò di mascherare il picco molto stretto, presentando il numero di eventi su una gamma sufficientemente ampia di energia. Comunque, non riuscì ad ingannare Martin Deutsch, che prese in disparte Becker dopo il seminario e gli chiese di pubblicare i risultati immediatamente.
Lo stesso giorno, Mel Schwartz della Stanford si fermò a Brookhaven per valutare i progressi dell’esperimento. Il suo assistente Jayashree Toraskar allora lo informò del bump(18) a 3.1 GeV, osservato nell'esperimento di Ting. Schwartz incontrò Ting per ottenere una conferma in proposito, ma Ting negò ancora.
È chiaro che, almeno dopo questa conversazione, Ting avrebbe dovuto annunciare la scoperta, sapendo benissimo che Schwartz stava per tornare a Stanford (dove si trovava SLAC), e, una volta che il gruppo SPEAR fosse stato informato, avrebbero ottenuto il risultato nel giro di un giorno. Smentendo, invece, così categoricamente le voci circolanti, non fece altro che indebolire la sua posizione, e alla fine dovette condividere il premio Nobel con Richter. Se solo fosse stato onesto con Schwartz, avrebbe ottenuto il pieno riconoscimento.
Il 25 ottobre, Deutsch fece di nuovo pressione affinché il gruppo del MIT pubblicasse subito i risultati; altrimenti lo avrebbe fatto SPEAR, ma non successe ancora nulla.
Apparentemente, adesso Ting pensava che ci potesse essere più di un bump e voleva ottenerne il riconoscimento.
Il 9 novembre, il gruppo dello SLAC decise di fermare la sua corsa tra 4.5 e 6 GeV e di tornare indietro a 3.1 GeV.
Apparentemente, un membro, Roy Schwitters ebbe la sensazione che il gruppo SPEAR avesse bisogno di scrivere un documento sul loro esperimento e quindi iniziò a controllare i dati con attenzione. Durante il controllo, notò che c’era qualcosa di inconsistente nei dati attorno a 3.1 GeV.
Ne parlò con gli altri membri, inclusi Gerson Goldhaber e Richter; convennero che c’era qualcosa di veramente strano e che era opportuno tornare indietro a 3.1 GeV.
Si deve precisare che non è facile cambiare il valore dell’energia. Si deve anche sintonizzare di nuovo il fascio e devono essere resettati tutti i magneti. La ragione ufficiale per tornare indietro era a dir poco difficilmente convincente e sembrava che la conversazione di Schwartz con Ting, due settimane prima, così come altre voci avessero avuto un certo peso in questa decisione. Come previsto, a distanza di un giorno (cioè Domenica, 10 novembre), essi avevano confermato l'esistenza di un adrone insolitamente stretto a 3095 MeV.
Fortuna volle che, nello stesso giorno, Ting arrivasse a SLAC per partecipare a una riunione della SLAC Programme Advisory Committee, precedentemente programmata. Nei pressi dell'hotel, Ting ricevette un frenetico messaggio da Deutsch, il quale aveva sentito dire che il gruppo SPEAR aveva trovato qualcosa a 3.1 GeV. Ting ovviamente ne fu inorridito e immediatamente telefonò a Brookhaven chiedendo loro di annunciare subito la scoperta, informandoli che il giorno successivo avrebbe annunciato la scoperta a SLAC.
Ting telefonò a Frascati comunicando la scoperta e, dopo due giorni, anche i ricercatori italiani confermarono l'esistenza della particella. I tre documenti furono pubblicati uno dopo l'altro, sul numero di Physical Review Letters, 2 dicembre (1974).
Perché Ting non pubblicò i suoi dati per primo, quando molti membri del suo gruppo lo incitavano a farlo?
Si trattava di una precauzione esagerata o, invece, non era molto fiducioso circa i risultati? Era così ingenuo da credere che la sua conversazione con Schwartz non avrebbe raggiunto SLAC, solo perché lui aveva negato le voci circolanti?
Mentre è vero che forse Ting avrebbe dovuto ricevere un pieno riconoscimento per la scoperta di J/Ψ, il gruppo SPEAR subentrò da quel momento in poi, facendo tutti gli studi di precisione relativi alla produzione e alle proprietà di decadimento di J/Ψ. Inoltre, nell’arco di dieci giorni, il gruppo scoprì un altro mesone vettore Ψ’(3695). Ψ’ rappresenta il primo stato eccitato di J/ψ, ed oggi è chiamato ψ(2S), che indica il suo stato quantico.
Subito dopo l'annuncio della scoperta di J/Ψ, seguì tutta una serie di speculazioni teoriche su ciò che poteva essere. La grande domanda era: “Perché J/Ψ è così stretta e quindi longeva?".
Alcuni dei suggerimenti furono: si tratta di un bosone vettore intermedio, del bosone di Higgs, della più leggera particella dotata di colore, della più leggera particella con un nuovo numero quantico chiamato paracharge, di una particella formata da un stato legato di un quark charm e un anti-quark charm (cioé lo stato legato del charmonium(19)).
Seguì una vigorosa attività teorica per cercare di capire quale fosse la risposta corretta. Il gruppo SPEAR scoprì anche altri tre stati attraverso transizioni radiative, le cui masse erano comprese tra quelle di Ψ’ e J/ Ψ.
Entro un anno, successivo alla scoperta, fu chiaro che J/Ψ era uno stato legato: così i componenti di base della materia erano quattro quark e quattro leptoni. Gli altri stati, scoperti da SPEAR, furono facilmente identificati come vari stati del charmonium. Un ultimo ostacolo in questo quadro era l’esistenza dei mesoni charmed. Comunque, anche questi furono scoperti entro la metà del 1976; il fatto convinse anche gli scettici più accaniti circa la validità dell'ipotesi del quark charm.
In quel periodo, seguirono altre due scoperte piuttosto inaspettate, vale a dire quelle relative al leptone t a 1786 MeV e gli stati legati, dove b è il quinto quark: quark bottom o quark beauty.
Fu chiaro fin da allora che esistono dodici costituenti di base della materia: sei leptoni (il neutrino tau è il sesto dei leptoni) e sei quark. Anche se, fino a quel momento, erano conosciuti solo cinque quark, la comunità scientifica era sicura che doveva esistere il sesto quark: il quark t (o quark top, una particella fondamentale del Modello Standard.) fu infatti scoperto al Fermilab, nel 1994.
IL QUADRO ATTUALE
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| Il diagramma sintetizza le interazioni tra particelle elementari del Modello Standard |
Ad oggi, i costituenti fondamentali della materia sono quindi sei quark e sei leptoni. L’interazione nucleare forte tra quark è dovuta al grado di libertà del loro colore; i corrispondenti quanti di Gauge sono chiamati gluoni . Questa teoria è nota come cromodinamica quantistica. D'altra parte, l'interazione elettromagnetica e quella nucleare debole tra quark e leptoni è data da una teoria unificata elettrodebole.
Ormai tutte le sue predizioni sono state sperimentalmente verificate anche se sul bosone di Higgs si deve continuare a lavorare per poter chiarire definitivamente l’origine delle masse dei fermioni. La scoperta del bosone di Higgs è stata ufficialmente confermata il 6 marzo 2013, nel corso di una conferenza tenuta dai fisici del CERN a La Thuile, ma i dati relativi alle caratteristiche della particella sono tuttavia ancora incompleti.
Inoltre, vi è solo una parziale unificazione delle forze fondamentali. Negli ultimi anni, è stata proposta la teoria delle superstringhe, che unifica tutte e quattro le interazioni.
Una rottura rilevante rispetto al passato è che in questa teoria i costituenti fondamentali della materia non sono affatto delle particelle! Piuttosto l'oggetto di base è una stringa di lunghezza pari a 10^-33 cm. I quark, i leptoni e i bosoni di gauge sono solo i diversi modi in cui vibra la stringa.
Tali idee di unificazione hanno avvicinato i mondi apparentemente contrapposti del micro e del macro. In particolare, promettono di spiegare come l'universo si è evoluto in un tempo molto breve dopo il big bang. Un'altra possibilità è che i quark e i leptoni siano, a loro volta, composti da oggetti più elementari.
Purtroppo, finora non disponiamo di alcuna evidenza sperimentale per una delle idee oltre il Modello Standard.
Molte speranze sono riposte in LHC.
Infatti, dopo due anni di pausa tecnica, nel giugno 2015 LHC ha ripreso gli esperimenti con una energia di 13 TeV, avvicinandosi alla massima prevista di 14 TeV. Oltre a nuove misurazioni relative al completamento delle caratteristiche del bosone di Higgs, molti fisici teorici si aspettano che una nuova fisica emerga oltre il Modello standard a tale scala di energia.
______________________________________________
Note e riferimenti
* Questa risonanza è l’unica ad avere il nome composto da due lettere perché la comunità scientifica non ritenne giusto dare più importanza ad uno dei due esperimenti: a BNL, questa particella fu battezzata “J”, mentre a SLAC “Ψ ”. La J/Ψ è una risonanza molto stretta, non interpretabile sulla base dei quark allora conosciuti e venne spiegata introducendo un nuovo quark pesante: il quark c o charm.
Il mesone J/ψ (J/Psi) o psi-mesone (psion) è una particella subatomica, un mesone di sapore neutro costituito da un quark charm e un-antiquark charm.
I mesoni formati da un stato legato di un quark charm e un anti-quark charm sono generalmente conosciuti come "charmonium".
Il mesone J/ψ è il primo stato eccitato di charmonium (la forma del charmonium con la seconda massa a riposo più piccola). Il mesone J/ψ ha una massa a riposo di 3,0969 GeV/c^2 e una vita media di 7,2 × 10^-21 s. La sua vita media è circa un migliaio di volte più lunga delle aspettative, poiché i principali decadimenti di questa particella risultano soppressi.
(1) Il Mev è uguale ad 1 milione di eV (elettronvolt). L’elettronvolt è l’unità di misura dell’energia, molto utilizzata in ambito atomico e subatomico.
(2) Vita media
(3) Superconduttività ad alta temperatura
(4) Mesone
(5) Effetto Raman
(6) Violazione della parità
(7) Fisica delle alte energie
(8) Quark
(9) Adroni
(10) Diffusione anelastica
Il fenomeno della diffusione è dovuto all'urto di particelle elementari di un fascio con i nuclei degli atomi del mezzo attraversato; nell'urto sono coinvolte forze nucleari. Durante il processo, se cambiano la direzione del moto e l'energia delle particelle si ha diffusione anelastica, se cambia soltanto la direzione si ha diffusione elastica. Nella diffusione anelastica, in generale, l'energia persa dalla particella eccita il nucleo bersaglio che in seguito si diseccita emettendo fotoni (diffusione anelastica radiativa). Nei restanti casi di diffusione anelastica, l'energia è assorbita dal bersaglio nel suo complesso come energia termica e si ha pertanto diffusione anelastica termica. (Fonte)
(11) Leptoni
(12) Rinormalizzazione
(13) Corrente debole neutra
(14) Momento di dipolo magnetico anomalo dell’elettrone
(15) Fotoni pesanti
(16) Mesoni vettori
(17) Anello di accumulazione
(18) Bump = Un risultato inatteso che si presenta di solito come una protuberanza nei dati, ovvero un eccesso di eventi che si distingue dal livello di fondo.
(19) Il nome charmonium viene usato per J/ψ e gli altri stati legati charm-anticharm, in analogia con il positronio, anch'esso costituito da una particella e dalla sua antiparticella (in questo caso elettrone e positrone).
"Logbook: J/ψ particle". Symmetry Magazine 2 (7): 34.
The November (J/psi ) revolution: Twenty-five years later
Experimental Observation of a Heavy Particle J, BNL, Phys. Rev. Lett.
33,1404,1974
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| I diversi ordini di grandezza della materia (secondo la Teoria delle stringhe): 1. Materia (macroscopico) 2.Struttura molecolare (atomi) 3.Atomo (neutrone, protone, elettrone) 4. Elettrone 5. Quark 6. Stringhe |
Inoltre, vi è solo una parziale unificazione delle forze fondamentali. Negli ultimi anni, è stata proposta la teoria delle superstringhe, che unifica tutte e quattro le interazioni.
Una rottura rilevante rispetto al passato è che in questa teoria i costituenti fondamentali della materia non sono affatto delle particelle! Piuttosto l'oggetto di base è una stringa di lunghezza pari a 10^-33 cm. I quark, i leptoni e i bosoni di gauge sono solo i diversi modi in cui vibra la stringa.
Tali idee di unificazione hanno avvicinato i mondi apparentemente contrapposti del micro e del macro. In particolare, promettono di spiegare come l'universo si è evoluto in un tempo molto breve dopo il big bang. Un'altra possibilità è che i quark e i leptoni siano, a loro volta, composti da oggetti più elementari.
Purtroppo, finora non disponiamo di alcuna evidenza sperimentale per una delle idee oltre il Modello Standard.
Molte speranze sono riposte in LHC.
Infatti, dopo due anni di pausa tecnica, nel giugno 2015 LHC ha ripreso gli esperimenti con una energia di 13 TeV, avvicinandosi alla massima prevista di 14 TeV. Oltre a nuove misurazioni relative al completamento delle caratteristiche del bosone di Higgs, molti fisici teorici si aspettano che una nuova fisica emerga oltre il Modello standard a tale scala di energia.
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Note e riferimenti
* Questa risonanza è l’unica ad avere il nome composto da due lettere perché la comunità scientifica non ritenne giusto dare più importanza ad uno dei due esperimenti: a BNL, questa particella fu battezzata “J”, mentre a SLAC “Ψ ”. La J/Ψ è una risonanza molto stretta, non interpretabile sulla base dei quark allora conosciuti e venne spiegata introducendo un nuovo quark pesante: il quark c o charm.
Il mesone J/ψ (J/Psi) o psi-mesone (psion) è una particella subatomica, un mesone di sapore neutro costituito da un quark charm e un-antiquark charm.
I mesoni formati da un stato legato di un quark charm e un anti-quark charm sono generalmente conosciuti come "charmonium".
Il mesone J/ψ è il primo stato eccitato di charmonium (la forma del charmonium con la seconda massa a riposo più piccola). Il mesone J/ψ ha una massa a riposo di 3,0969 GeV/c^2 e una vita media di 7,2 × 10^-21 s. La sua vita media è circa un migliaio di volte più lunga delle aspettative, poiché i principali decadimenti di questa particella risultano soppressi.
(1) Il Mev è uguale ad 1 milione di eV (elettronvolt). L’elettronvolt è l’unità di misura dell’energia, molto utilizzata in ambito atomico e subatomico.
(2) Vita media
(3) Superconduttività ad alta temperatura
(4) Mesone
(5) Effetto Raman
(6) Violazione della parità
(7) Fisica delle alte energie
(8) Quark
(9) Adroni
(10) Diffusione anelastica
Il fenomeno della diffusione è dovuto all'urto di particelle elementari di un fascio con i nuclei degli atomi del mezzo attraversato; nell'urto sono coinvolte forze nucleari. Durante il processo, se cambiano la direzione del moto e l'energia delle particelle si ha diffusione anelastica, se cambia soltanto la direzione si ha diffusione elastica. Nella diffusione anelastica, in generale, l'energia persa dalla particella eccita il nucleo bersaglio che in seguito si diseccita emettendo fotoni (diffusione anelastica radiativa). Nei restanti casi di diffusione anelastica, l'energia è assorbita dal bersaglio nel suo complesso come energia termica e si ha pertanto diffusione anelastica termica. (Fonte)
(11) Leptoni
(12) Rinormalizzazione
(13) Corrente debole neutra
(14) Momento di dipolo magnetico anomalo dell’elettrone
(15) Fotoni pesanti
(16) Mesoni vettori
(17) Anello di accumulazione
(18) Bump = Un risultato inatteso che si presenta di solito come una protuberanza nei dati, ovvero un eccesso di eventi che si distingue dal livello di fondo.
(19) Il nome charmonium viene usato per J/ψ e gli altri stati legati charm-anticharm, in analogia con il positronio, anch'esso costituito da una particella e dalla sua antiparticella (in questo caso elettrone e positrone).
"Logbook: J/ψ particle". Symmetry Magazine 2 (7): 34.
The November (J/psi ) revolution: Twenty-five years later
Experimental Observation of a Heavy Particle J, BNL, Phys. Rev. Lett.
33,1404,1974
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