A metà novembre di quest’anno, esattamente un anno dopo le prime collisioni protone-protone, verranno iniettati fasci di ioni di piombo nel Large Hadron Collider (LHC) del CERN. L’energia dei fasci di ioni sarà notevolmente superiore a quella del Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) di Brookheaven (Stati Uniti), dal quale LHC prenderà idealmente il testimone. Dopo aver raggiunto l’energia record per la fisica protone-protone, LHC diventerà la macchina di frontiera anche per la fisica degli ioni pesanti.
I risultati dei quattro esperimenti a LHC, dopo i primi sei mesi a un’energia nel centro di massa protone-protone di 7 TeV (7 mila miliardi di elettron Volt), sono al di là delle aspettative. Tipicamente i risultati presentati da esperimenti di fisica delle alte energie, nei primi mesi di attività, riguardano solo l’importantissima fase di controllo e calibrazione degli apparati. Alla conferenza di Parigi (ICHEP 2010, 22-28 Luglio) sono stati discussi risultati molto rilevanti riguardanti la produzione di bosoni elettrodeboli (W e Z) e di quark pesanti, tra cui il quark top. Inoltre, gli esperimenti sono già entrati in un territorio interessante per la ricerca di fisica oltre il modello standard.
In un clima di eccitazione, in cui le novità arrivano a ritmo settimanale (e a volte giornaliero) sono continuati i controlli dettagliati delle caratteristiche degli eventi prodotti da LHC e il loro confronto con le simulazioni. In particolare è continuato lo studio degli eventi generici, prodotti copiosamente in collisioni protone-protone, che rappresentano il fondo agli eventi interessanti e ai quali si sovrappongono quando l’intensità del fascio è altissima come a LHC. Questi studi, interessanti e necessari di per sè, come ogni studio di fondo a una misura di fisica, sono anche preparatori alla analisi dei futuri dati di collisione di ioni pesanti, poiché rappresentano un termine di paragone.
Nell’analisi di eventi generici di collisione, e in particolare di quegli eventi che presentano una grande molteplicità di tracce cariche, i fisici dell’esperimento CMS a LHC hanno osservato alcune caratteristiche che ricordano simili osservazioni fatte a RHIC con ioni pesanti, e le ha interpretate come produzione di un nuovo stato della materia, il quark-gluon plasma. Questo comportamento non era conosciuto in collisioni prodotte da fasci di protoni. L’esperimento CMS ha sottomesso un articolo che descrive questi risultati al Journal of High Energy Physics, accettato per pubblicazione il 23 Settembre. L’articolo descrive l’osservazione di correlazioni a lunga distanza tra le particelle prodotte in eventi ad alta molteplicità, con una distribuzione angolare simile a quella osservata a RHIC per gli ioni pesanti.
E’ ancora presto per interpretare queste osservazioni, il paragone con gli ioni pesanti è sicuramente intrigante e se l’origine comune di queste correlazioni tra particelle fosse confermata si aprirebbe un nuovo capitolo di ricerca, relativo allo studio del quark-gluon plasma con fasci di protoni. D’altra parte, con LHC siamo entrati in un territorio nuovo, e non si può escludere che fenomeni più standard, non descritti dalle presenti simulazioni, siano all’origine di queste osservazioni. Nei prossimi mesi ne sapremo di più, quel che è certo è che la presa dati del prossimo Novembre a LHC, con fasci di ioni di piombo, ha avuto un inaspettato prologo e si annuncia ancor più interessante del previsto.
