La Collaborazione COMPASS, che da quasi 20 anni studia la struttura dei nucleoni e la spettroscopia adronica utilizzando fasci di alta energia e di diversa natura all’acceleratore SPS del CERN, ha recentemente pubblicato sul Physical Review Letter [1] un risultato particolarmente interessante, che è stato oggetto pure di diversi comunicati stampa e di un articolo comparso sul numero di agosto del CERN Courier [2].
Analizzando una quantità mai accumulata prima di eventi (50 milioni) di diffusione π-p con produzione di una coppia di pioni carichi, e studiando le proprietà cinematiche del sistema di tre pioni nello stato finale, i ricercatori di COMPASS hanno scoperto che lo stato adronico "a1(1420)", che avevano osservato nel 2015 come un picco nella distribuzione di massa invariante del sistema di 3π a un valore di 1420 MeV, non è una risonanza del sistema ƒ0(980)π (dove la risonanza ƒ0(980) decade in due pioni), risonanza che avrebbe dovuto essere "esotica", ma può essere interpretato come una "singolarità triangolare". Il meccanismo alla base della singolarità triangolare è illustrato nella figura. Il fatto che le masse delle tre particelle K*KK che formano il triangolo siano vicine ai valori delle particelle libere fa sì che la singolarità produca effetti misurabili nell'ampiezza di diffusione.
La possibile esistenza della singolarità triangolare era stata ipotizzata molti anni fa, nel 1964, da Ian Aitchison, e indipendentemente, da Richard Dalitz. La misura di COMPASS è la prima a fornire un risultato che può essere interpretato come singolarità triangolare anziché come una risonanza.
La singolarità triangolare: il mesone a1(1260), prodotto nell’interazione πp, decade, tramite la singolarità triangolare, in ƒ0π dove ƒ0(980) decade in due pioni per creare l’inaspettato picco nel sistema finale di tre pioni a 1420 MeV. (Credit: COMPASS)
[1] G. D. Alexeev et al. (COMPASS Collaboration), Phys. Rev. Lett. 127 082501 (2021)
[2] https://cerncourier.com/a/compass-points-to-triangle-singularity/