Quando i protoni collidono
La potente macchina LHC accelera e collima miliardi di protoni per farli collidere con miliardi di altri protoni. Lo scopo di tutto questo è rispondere a domande fondamentali per la conoscenza della natura. Ma cosa accade realmente quando I protoni collidono?
I protoni consistono in quark tenuti insieme da gluoni, e nell'urto frontale tra due protoni sono i loro costituenti, quark e gluoni, a collidere.
Il grafico sottostante mostra due protoni che stanno per urtarsi. In ogni protone puoi vedere un “mare” di quark e gluoni. Perché così tanti? Ma non ci dovevano essere solo 3 quark in un protone? Bene, noi diciamo che un protone ha 3 quark di “valenza”, ma anche moltissime coppie quark-antiquark “del mare”, o virtuali, prodotte dai gluoni.
Qual'è l'esito di queste collisioni?
Quando i protoni collidono ad energie elevate come quelle di LHC, il risultato è una cascata di particelle di ogni tipo, sia quelle di cui è composta la materia ordinaria, che altre che esistevano solo imediatamente dopo il Big Bang.
Le nuove particelle sono generalmente molto più pesanti di quelle che si sono urtate, grazie alla relazione E=mc2. Per dirla semplicemente: tutta l'energia che abbiamo iniettato nella collisione può essere trasformata in massa! Quindi in una collisione protone-protone può accadere di tutto a condizione che alcuni principi fondamentali vengano rispettati, quali la conservazione dell'energia e della quantità di moto.