La reazione «inattesa» del muone: così una particella può cambiare le leggi della fisica finora conosciute. I dati dell’esperimento Muon g-2, con l’importante contributo italiano dell’Istituto nazionale di fisica nucleare, indicherebbero fenomeni non descritti dalle attuali teorie. Venanzoni (Infn): «Un successo in buona parte merito dei giovani ricercatori». Ma Nature frena.
Il mondo della fisica era in fermento da alcune settimane per le voci dei primi risultati di un esperimento che aprirebbero nuovi orizzonti. Le attese non sono state deluse. Nel corso di una presentazione svoltasi presso il Fermi National Accelerator Laboratory («FermiLab») di Batavia, vicino Chicago, sono stati rilevati i primi dati dell’esperimento Muon g-2 (si legge g meno due, ndr) su precise misurazioni delle proprietà magnetiche del muone che forniscono nuove evidenze a sostegno di una «nuova fisica», in pratica della presenza di fenomeni finora non descritti dal cosiddetto «Modello Standard», la più particolareggiata teoria disponibile sul mondo quantistico e dell’infinitamente piccolo. L’esperimento Muon g-2 vede tra le partecipazioni più importanti quella italiana dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn).
I muoni
I muoni, generati in natura nell’interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera terrestre, sono particelle simili agli elettroni, ma con una massa circa 200 volte più grande. L’esperimento ha misurato con estrema precisione il momento magnetico anomalo del muone, confermando le difformità già evidenziate in un precedente esperimento del 2001. Unite le due misurazioni, le probabilità che le anomalie non siano una casualità statistica diventano molto alte, facendo prendere consistenza all’ipotesi dell’esistenza di forze o particelle finora sconosciute che consentano di scavalcare l’impasse che dura da decenni sui misteri più nascosti della materia e delle forze che governano il nostro Universo.
L’esperimento
In pratica quello che è stato misurato al Fermilab è la discrepanza tra il risultato sperimentale e il calcolo previsto dal «Modello Standard» della frequenza della precessione del momento magnetico del muone attorno alla direzione del campo magnetico. La differenza potrebbe quindi essere dovuta a particelle e interazioni sconosciute di cui il Modello Standard non tiene conto. Per ottenere queste misurazioni ultraprecise vengono impiegati brevi impulsi laser nell’ordine dei nanosecondi. Il sistema di calibrazione dei laser è stato realizzato in Italia in collaborazione con l’Istituto nazionale di ottica del Cnr e finanziato dall’Infn.
La precisione
La misura di altissima precisione — 150 parti per miliardo — che abbiamo ottenuto con il nostro esperimento era da lungo tempo attesa da tutta la comunità internazionale della fisica delle particelle», ha commentato Graziano Venanzoni, co-portavoce dell’esperimento Muon g-2 e ricercatore dell’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». «Possiamo essere fieri del contributo che l’Infn ha saputo offrire a questa importante scoperta, sia nella fase di ideazione e costruzione dell’apparato», ha afferma Marco Incagli, della sezione Infn di Pisa, responsabile nazionale di Muon g-2.
Ma Nature frena
Ma nello stesso tempo in cui venivano annunciati i dati, Nature ha pubblicato un calcolo teorico guidato da Zoltan Fodor dell’Università della Pennsylvania, secondo il quale il campo magnetico dei muoni si comporta come previsto dal Modello Standard. Questo risultato teorico necessita tuttavia di ulteriori verifiche.
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