Ultim’ora Fermilab: primi forti indizi di una nuova fisica!

Le forze che sperimentiamo ogni giorno possono essere ricondotte a quattro categorie: gravità, elettromagnetismo, interazione nucleare forte e interazione nucleare debole. Ma dal Fermilab annunciano di aver trovato forti segnali di una quinta interazione fondamentale della natura, una nuova fisica!

“Siamo entusiasti di annunciare che i primi risultati dell’esperimento Muon g-2 del Fermilab forniscono forti indizi di una nuova fisica!”. E` questo l’annuncio dato via Twitter alle 15:01 UTC dall’account del Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory), il laboratorio di ricerca nell’Illinois che ospita l’acceleratore di particelle col quale e’ stato condotto l’esperimento “Muon g-2” all’origine di questo clamoroso primo annuncio.

L’esperimento ricerca i segni di nuovi fenomeni in fisica studiando il comportamento di una particella subatomica chiamata muone. Il nostro mondo e’ composto da particelle che sono persino più piccoli dell’atomo. Alcune di queste particelle subatomiche sono costituite a loro volta da costituenti ancora più piccoli, mentre altre non possono essere scomposte in nient’altro, prendendo il nome di “particelle fondamentali”. Il muone è una di queste particelle fondamentali. Si tratta di una particella simile all’elettrone, ma oltre 200 volte più pesante. L’esperimento Muon g-2 invia un raggio di muoni in un anello di 15 metri di diametro, dove circolano migliaia di volte a velocità prossime a quella della della luce, venendo mantenuti in traiettoria da un intenso campo magnetico.

Particelle come trottole

Ma quando si trrova in un forte campo magnetico, la direzione del campo magnetico (o piu’ precisamente del momento magnetico) del muone precede, o oscilla, proprio come l’asse di una trottola. La forza del magnete interno determina la velocità di oscillazione del muone, ed è descritta da un numero che i fisici chiamano “fattore g“. Questo numero può essere calcolato con altissima precisione. Mentre i muoni circolano nel magnete del Muon g-2, essi interagiscono anche con una enormita’ di particelle subatomiche che si formano e annichiliscono in continuazione. Le interazioni con queste particelle a vita breve influenzano il valore del fattore g, facendo accelerare o rallentare leggermente la precessione dei muoni. Il Modello Standard, la teoria fisica che descrive tutte le particelle elementari note, prevede queste anomalie del momento magnetico in modo estremamente preciso. Ma se i muoni nel loro rapidissimo circaolare interagiscono con forze o particelle non considerate dal Modello Standard, ciò modificherebbe ulteriormente il fattore g del muone… ed e’ proprio quello che sembra sia stato ottenuto al Fermilab!

Un esperimento simile venne svolto al Brookhaven National Laboratory nel 2001, il quale gia’ offri’ suggerimenti sul fatto che il comportamento del muone non fosse d’accordo con il Modello Standard. La nuova misurazione dell’esperimento Muon g-2 al Fermilab concorda fortemente con il valore trovato a Brookhaven, in piu’ con un livello di precisione mai raggiunto prima.

Parole d’ordine: calma e prudenza

Al momento, esiste una probabilità su 40.000 che il risultato possa essere un “colpo di fortuna statistico”, che equivale a un livello statistico di fiducia descritto come 4.1 sigma. Per confermare definitivamente una scoperta è necessario un livello di 5 sigma, ovvero una probabilità su 3,5 milioni che l’osservazione sia una coincidenza dovuta al caso. Non e’ dunque ancora il momento di gridare “EUREKA!” e stappare lo champagne… ma la direzione sembra essere quella, magari si potrebbe quantomeno pensare di iniziare a servire i bicchieri.

Una quinta forza fondamentale potrebbe aiutare a spiegare alcuni dei grandi enigmi sull’Universo che hanno fatto dannare gli scienziati negli ultimi decenni. Ad esempio, la scoperta dell’espansione accelerata dell’Universo è stata attribuita a un misterioso fenomeno noto come energia oscura… ma alcuni ricercatori hanno precedentemente suggerito che potrebbe essere la prova di una quinta forza.

Immagine di copertina: Credits, Reidar Hahn, Fermilab