Dove vanno i quark? La risposta da un supercomputer

Lo studio congiunto dei ricercatori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e dell’Università di Milano-Bicocca. La ricerca è stata realizzata con complesse simulazioni numeriche

ROMA –  Ricercatori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e dell’Università di Milano-Bicocca hanno elaborato per la prima volta uno studio quantitativo sulla direzione che prendono i quark. Queste sono particelle elementari, ‘mattoncini’ della struttura della materia che compongono i nuclei degli atomi e, quando rompono la simmetria in cui sono organizzati, si ricombinano, prendendo una delle due direzioni: destra o sinistra. Il fenomeno, noto come rottura della simmetria chirale, fu descritto per la prima volta nel 1960 da Yoichiro Nambu e la teoria gli valse il Nobel nel 2008.
Lo studio è stato realizzato con complesse simulazioni numeriche operate da due supercomputer: il calcolatore parallelo del gruppo di fisica teorica dell’Università di Milano-Bicocca e il Blue Gene/Q del CINECA di Bologna, quest’ultimo tra i più potenti computer al mondo, in grado di eseguire milioni di miliardi di operazioni al secondo.

La ricerca, Chiral Symmetry Breaking in QCD with Two Light Flavors, pubblicato su Physical Review Letters, è stata condotta dal gruppo guidato da Leonardo Giusti, professore di fisica teorica all’Università di Milano-Bicocca e ricercatore della sezione INFN di Milano-Bicocca, in collaborazione con il gruppo di DESY (Deutsches Elektronensynchrotron), coordinato da Rainer Engel.
“La simmetria – spiega Leonardo Giusti – si rompe perché la natura sceglie una direzione privilegiata. Sinora, questo comportamento a livello sub-atomico era noto solo qualitativamente: per la prima volta, il nostro lavoro è riuscito a dimostrare quantitativamente che è proprio così”.