Nuova fisica più vicina? Il Fermilab annuncia l’indizio più solido: prime conferme di particelle o forze non previste ma “Nature” frena

Ottenuta l’evidenza di un fenomeno non previsto dall’attuale teoria di riferimento della fisica, il Modello Standard, e che potrebbe aprire una finestra sulla ‘nuova fisica‘. Il risultato e’ annunciato dal Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) di Batavia (Chicago) ed e’ stato ottenuto dalla collaborazione internazionale ‘Muon g-2′, cui l’Italia partecipa con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn).

Pubblicato su Physical Review Letters, il risultato e’ “l’indizio piu’ solido della possibile presenza di nuova fisica”, ha detto all’ANSA uno dei promotori dell’esperimento, Graziano Venanzoni, della sezione Infn di Pisa. “Oggi e’ un giorno straordinario e atteso da molto tempo da tutta la comunita’ nternazionale della fisica delle particelle”, ha detto Venanzoni, che e’ anche co-portavoce dell’esperimento con Chris Polly, del Fermilab.

Composta da 200 ricercatori provenienti da 35 istituzioni di 7 Paesi, la collaborazione Muon g-2 ha mostrato che le particelle elementari chiamate muoni si comportano in un modo non previsto dal Modello Standard. L’esperimento ha misurato le proprieta’ magnetiche di queste particelle elementari simili all’elettrone, ma con una massa circa 200 volte maggiore, generate in natura quando i raggi cosmici interagiscono con l’atmosfera terrestre. Il risultato ha confermato la misura ottenuta 20 anni fa ad un altro acceleratore di particelle americano, quello del Brookhaven National Laboratory, vicino New York. La misura di Brookhaven ha mostrato, nel comportamento dei muoni, una differenza significativa rispetto al Modello Standard.

“Il nostro esperimento non solo ha confermato il risultato di Brookhaven – ha detto Venanzoni – ma insieme al precedente ha rafforzato l’evidenza della possibile presenza di nuova fisica.” Combinando la nuova misura dell’esperimento Muon g-2 con quella ottenuta a Brookhaven e’ stato raggiunto uno scarto di 4,2 deviazioni standard, valore vicino alle 5 deviazioni standard necessarie per formalizzare la scoperta. A differenza di quanto avviene nell’acceleratore Lhc del Cern, dove si cercano le nuove particelle prodotte dalle collisioni fra i protoni, nel Fermilab le nuove particelle si cercano nel vuoto quantistico in modo indiretto, ossia si osservano gli effetti che producono sulle proprieta” delle particelle note. In particolare si e’ osservato che cosa accade alla proprieta’ del muone chiamata g-2, che risulta diversa da quella prevista dal Modello Standard. La discrepanza potrebbe essere dovuta a particelle o forze di nuova natura. Per gli esperti del Fermilab e’ “la piu’ forte evidenza che il nostro migliore modello teorico del mondo subatomico e’ incompleto”. L’esperimento sta raccogliendo e analizzando i nuovi dati per un’ulteriore conferma dei risultati appena raggiunti.

Per una simulazione su Nature, la nuova fisica è ancora lontana

L’annuncio del Fermilab sugli indizi di una nuova fisica e’ attraversato anche da una gara a colpi di pubblicazioni scientifiche. Infatti, sulla rivista Nature sono stati pubblicati altri dati sul muone, risultati della simulazione guidata da Zoltan Fodor, dell’Universita’ della Pennsylvania. Al contrario dell’esperimento del Fermilab, la simulazione di Fodor giunge alla conclusione che il campo magnetico dei muoni si comporta esattamente nei modi previsti dalla teoria di riferimento della fisica, il Modello Standard. Il gruppo di ricerca autore della simulazione comprende universita’ europee come quella tedesca di Wuppertal e quella ungherese Eoetvoes a Budapest, l’Universita’ della California a San Diego, e quella giapponese di Nagoya.

Come per l’esperimento del Fermilab, anche in questo caso il punto di riferimento e’ stato l’esperimento condotto 20 anni fa nel Brookhaven National Laboratory, il primo a notare una discrepanza fra il comportamento del campo magnetico dei muoni e le previsioni fatte dalla teoria di riferimento della fisica, il Modello Standard. Quella anomalia aveva acceso la speranza di imbattersi nella cosiddetta nuova fisica. Proprio nel giorno in cui il Fermilab annuncia di aver trovato una conferma di quella disparita’ fra il dato osservato e il Modello Standard, l’esperimento pubblicato su Nature trova esattamente il contrario, ossia una sintonia fra il comportamento del muone e il Modello Standard. “I nuovi dati restringono la differenza” osservata dall’esperimento di 20 anni fa, “suggerendo che il magnetismo del muone probabilmente non e’ affatto misterioso”, scrivono i ricercatori guidati da Fodor. Per il co-portavoce dell’esperimento ‘Muon g-2’ del Fermilab, Graziano Venanzoni, “e’ prematuro trarre conclusioni definitive sul confronto con la predizione del Modello Standard di riferimento per il g-2 basata su metodi consolidati“.

Lo stesso gruppo di Fodor osserva che il suo lavoro non è concluso: “Non e’ finita qui: sono attese a breve misure sperimentali nuove e precise del campo magnetico del muone“. E’ quindi il momento di fare nuovi calcoli e “se quelli fatti finora risulteranno corretti e se le nuove misure non modificheranno cio’ che stiamo vedendo, non avremo bisogno di chiamare in causa la nuova fisica per spiegare il comportamento del campo magnetico del muone: sara’ sufficiente il Modello Standard. Sebbene la prospettiva di trovare una nuova fisica sia senz’altro eccitante, lo e’ ugualmente osservare una sintonia fra teoria ed esperimento”. I risultati dovranno adesso essere confrontati con quelli ottenuti da altri gruppi di ricerca” ed eventuali discrepanze “dovranno essere approfondite e comprese”. Senza dubbio, secondo Fodor “abbiamo davanti a noi anni entusiasmanti“.