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Scienziati: “Indizi di nuove particelle e nuove forze dell’Universo”

Annunciati da un team di scienziati – tra cui ricercatori italiani, statunitensi e inglesi – importanti indizi dell’esistenza di nuove particelle e nuove forze dell’Universo che potrebbero aprire la strada ad una nuova fisica. Lo studio è stato presentato oggi al Fermi National Accelerator Laboratory (FermiLab) di Batavia, vicino Chicago, dal team di ricercatori che è complessivamente composto da 200 scienziati provenienti da 35 istituzioni di 7 diversi paesi. Si tratta di “una nuova e precisa misura” delle proprietà magnetiche del muone – particella elementare appartenente alla famiglia dei leptoni, molto simile all’elettrone ma con una massa circa 200 volte maggiore – che fornisce “nuova evidenza” a favore dell’esistenza di fenomeni fisici non descritti dal Modello Standard, la teoria di riferimento per la spiegazione dei processi subatomici. L’atteso risultato, ottenuto al temine della prima campagna di analisi dei dati acquisiti dall’esperimento Muon g-2, è stato annunciato oggi al Fermilab
– il centro statunitense per le ricerche in fisica delle particelle che ospita l’esperimento – nel corso della presentazione dei risultati dell’esperimento. La collaborazione internazionale responsabile di Muon g-2, di cui l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare italiano é uno dei principali membri sin dalla sua nascita, è riuscita a ottenere una misura del cosiddetto momento magnetico anomalo del muone con una precisione senza precedenti, confermando le discrepanze con le previsioni del Modello Standard già evidenziate in un precedente esperimento condotto al Brookhaven National Laboratory, vicino New York, e conclusosi nel 2001. 

“L’esperimento consiste nella ricerca di una nuova fisica all’interno del vuoto quantistico. Questi studi ci stanno portando verso la possibile identificazione di nuove particelle o nuove interazioni che possono spiegare la presenza di materia oscura nell’Universo” spiega all’Adnkronos il fisico Marco Incagli, responsabile del gruppo italiano dell’esperimento Muon g-2 e ricercatore dell’Infn sezione di Pisa. “Sappiamo che l’universo è composto soltanto in piccola parte dalla materia ordinaria, quella che compone anche noi esseri umani, ma c’è un’altra parte di materia che noi sappiamo esserci ma che deve essere ancora scoperta, la materia oscura. E questo nostro nuovo studio indica una possibile presenza di ulteriori particelle e ulteriori forze oltre a quelle conosciute” aggiunge Incagli che ricorda come “la ricerca di base costituisca le fondamenta per realizzare nuove tecnologie utili all’umanità”.  

 

 

Gli scienziati sottolineano che la presente misura di Muon g-2 raggiunge una significatività statistica di 3.3 sigma, o deviazioni standard, e la sua combinazione con il risultato dell’esperimento predecessore porta la significatività della discrepanza a 4,2 sigma, poco meno delle 5 sigma considerate la soglia per poter annunciare una scoperta. “Questo risultato fondamentale – osservano – rappresenta un importante ed entusiasmante indizio della possibile presenza di forze o particelle ancora sconosciute, questione che da decenni alimenta discussioni tra i ricercatori”. “La misura di altissima precisione che abbiamo ottenuto con il nostro esperimento era da lungo tempo attesa da tutta la comunità internazionale della fisica delle particelle. In attesa dei risultati delle analisi sui vari set di dati acquisiti recentemente dall’esperimento e su quelli che verranno raccolti nel prossimo futuro, ci offre già un possibile spiraglio verso una nuova fisica” afferma Graziano Venanzoni co-portavoce dell’esperimento Muon g-2 e ricercatore della Sezione Infn di Pisa. “L’Infn può ritenersi orgoglioso di questa impresa, avendo svolto un ruolo determinate in tutto l’esperimento. Un successo in buona parte merito dei giovani ricercatori i quali, con il loro talento, idee ed entusiasmo, hanno consentito di ottenere questo primo importante risultato” sottolinea Venanzoni.  

I muoni, che sono generati naturalmente nell’interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera terrestre, possono essere prodotti in gran numero dall’acceleratore del Fermilab e iniettati all’interno dell’anello di accumulazione magnetico di Muon g-2, del diametro di 15 metri, dove vengono fatti circolare migliaia di volte con velocità prossima a quella della luce. Come gli elettroni, anche i muoni sono dotati di spin e possiedono un momento magnetico, ovvero producono un campo magnetico del tutto analogo a quello di un ago di bussola. All’interno dell’anello di Muon g-2, il momento magnetico dei muoni acquista un moto di precessione attorno alla direzione del campo magnetico, analogo a quello di una trottola in rotazione. L’esperimento misura con altissima precisione la frequenza di questo moto di precessione dei muoni. Il Modello Standard prevede che per ogni particella il valore del momento magnetico sia proporzionale a un certo numero, detto ‘fattore giromagnetico g’, e che il suo valore sia leggermente diverso da 2, da qui il nome ‘g-2’ o ‘anomalia giromagnetica’ dato a questo tipo di misura. Il risultato di Muon g-2 evidenzia una differenza tra il valore misurato di ‘g-2’ per i muoni e quello previsto dal Modello Standard, la cui previsione si basa sul calcolo delle interazioni dei muoni con particelle ‘virtuali’ che si formano e si annichilano continuamente nel vuoto che li circonda. La discrepanza tra il risultato sperimentale e il calcolo teorico potrebbe quindi essere dovuta a particelle e interazioni sconosciute di cui il Modello Standard non tiene conto. Con il risultato presentato oggi, ottenuto grazie al primo set di dati raccolti da Muon g-2 (Run 1), l’esperimento ha quindi compiuto un importante passo verso la conferma dell’esistenza di fenomeni di nuova fisica. 

“La misura di precisione richiede una sofisticata, continua calibrazione dei calorimetri, ovvero l’iniezione di brevi impulsi laser che ne garantiscano la stabilità della risposta, fino a 1 parte su 10.000”, spiega Michele Iacovacci, ricercatore della collaborazione Muon g-2 e della Sezione Infn di Napoli. Realizzato in Italia, in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Ottica del Cnr, e finanziato dall’Infn, l’innovativo sistema di calibrazione laser ha rappresentato un notevole passo in avanti rispetto a quelli precedentemente in uso ed è stato uno degli ingredienti fondamentali per ottenere il risultato oggi pubblicato su Physical Review Letter. Oltre allo sviluppo e alla realizzazione di questo sistema l’Infn, tra i fondatori della collaborazione, ha svolto e continua a svolgere un ruolo centrale all’interno dell’esperimento Muon g-2 cui insieme alle centinaia di scienziati di 35 istituzioni di 7 diversi paesi. “Possiamo essere fieri del contributo che l’Infn ha saputo offrire a questa importante scoperta, sia nella fase di ideazione e costruzione dell’apparato, che ha visto attive le strutture dell’Infn di Napoli, Pisa, Roma Tor Vergata, Trieste, Udine, e dei Laboratori Nazionali di Frascati, sia in quella successiva di analisi, con contributi originali da parte di validissimi giovani ricercatori” sottolinea infine il fisico Marco Incagli.  

Fonte: AdnKronos

Redazione Cosenza Channel

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