Differenze tra materia e antimateria: da Trieste un’idea nuova per Belle II

Uno dei fenomeni più affascinanti e misteriosi della natura è la differenza con cui le forze nucleari deboli agiscono su materia e antimateria: le proprietà di alcuni processi subnucleari cambiano se la materia è sostituita con antimateria e se si scambia destra con sinistra. Questo fenomeno, detto violazione della simmetria CP, è non solo interessante concettualmente, ma offre anche l’opportunità per estendere la nostra teoria standard delle particelle elementari, che sappiamo essere ancora incompleta.

Le particelle più adatte allo studio della simmetria CP sono i mesoni B. Sono composte da un quark leggero — come quelli che formano i nuclei della materia ordinaria — e dal suo partner bottom, mille volte più pesante. Uno dei processi più promettenti è il decadimento del mesone neutro B⁰ in due particelle leggere, i pioni neutri π⁰, un evento piuttosto raro: appena un B⁰ su un milione prende questa via per disintegrarsi. Identificarlo è complicato perché i pioni neutri π⁰ si trasformano a loro volta in fotoni, particelle di cui è difficile misurare precisamente la direzione.

L’esperimento Belle II è l’unico oggi che può studiare questi decadimenti. Si trova al laboratorio KEK in Giappone, installato nel punto di collisione tra elettroni e positroni dell’acceleratore SuperKEKB, dove vengono prodotti migliaia di mesoni B al secondo.