Gli scienziati dell’Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN) hanno osservato un evento incredibilmente raro, che potrebbe suggerire la presenza di una nuova fisica al di là del Modello Standard.
Non c’è niente che piaccia di più ai fisici delle particelle che far collidere le particelle e vedere cosa esce dal caos. Tali esperimenti possono aiutarci a trovare prove di particelle e processi previsti dal Modello Standard della fisica delle particelle, come ad esempio il Bosone di Higgs, oppure a volte suggerire che ci stia mancando qualcosa, come ad esempio il decadimento del mesone B.
Il Modello Standard descrive le forze fondamentali e i mattoni costitutivi dell’universo. È una teoria molto riuscita, ma ci sono diversi misteri dell’universo che il Modello Standard non spiega, come ad esempio la natura della materia oscura e le origini dello squilibrio tra materia e antimateria nell’universo, ha spiegato il Professor Mark Thomson, presidente del Consiglio per la Scienza e la Tecnologia e collaboratore dell’esperimento NA62, nel 2020.
I fisici hanno cercato estensioni teoriche al Modello Standard. Le misurazioni di processi ultra-rari offrono una strada eccitante per esplorare queste possibilità, con la speranza di scoprire una nuova fisica al di là del Modello Standard.
Uno degli eventi ultra-rari indagati dall’esperimento NA62 è il decadimento di un kaone carico in un pione carico e una coppia di neutrini e antineutrini. I kaoni, noti anche come mesoni K, sono creature strane (e a volte anti-strane).
I protoni e i neutroni sono di solito composti da tre quark. Nei protoni ci sono due quark up e un quark down, nei neutroni c’è un quark up e due quark down. I kaoni contengono due quark, combinazioni di quark up e quark anti-up, quark strani e quark anti-strani. I kaoni carichi (K+) sono composti da un quark up e un quark anti-strano.
L’esperimento NA62 cerca di individuare questo decadimento facendo collidere un fascio di protoni ad alta intensità con un bersaglio stazionario, che produce poi particelle secondarie che possono essere rilevate, misurate e identificate (anche se i neutrini sono identificati attraverso l’energia mancante).
Nel 2020, il team ha riportato prove del rilevamento di questa rara forma di decadimento da parte dell’esperimento. Ora, dopo molte più collisioni, comprese collisioni ad energia più elevata, il team segnala una rilevazione a 5 sigma, il che significa che c’è una probabilità dello 0,00006 percento che il rilevamento sia un caso fortuito statistico.
Con questa misurazione, K+ + diventa il decadimento più raro stabilito a livello di scoperta, il famoso 5 sigma, ha dichiarato Cristina Lazzeroni, Professoressa di Fisica delle particelle all’Università di Birmingham, in una dichiarazione.
Questa analisi difficile è il risultato di un eccellente lavoro di squadra, e sono estremamente orgogliosa di questo nuovo risultato. Anche se il decadimento è raro, come previsto dal Modello Standard, è circa il 50 percento più alto del previsto, avviene circa 13 volte su 100 miliardi.
Non è chiaro cosa causi questa discrepanza tra le previsioni del Modello Standard e i risultati osservati, con possibili spiegazioni che includono nuove particelle o nuova fisica, entrambe piuttosto eccitanti.
Questo è il culmine di un lungo progetto iniziato più di un decennio fa. Cercare effetti nella natura che hanno probabilità di accadere dell’ordine di 10-11 è affascinante e stimolante, ha aggiunto il Professor Giuseppe Ruggiero, dell’Università di Firenze.
Dopo un lavoro rigoroso e accurato, abbiamo ottenuto un sorprendente premio per il nostro sforzo e abbiamo presentato un risultato molto atteso. Anche se il team ha annunciato e presentato i risultati al CERN, seguiranno articoli completi e ulteriori esperimenti. Il team ha presentato le loro scoperte in un seminario CERN EP.
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