Perché questo fenomeno osservato al Cern mette in discussione le leggi della fisica
Un inatteso fenomeno, osservato al Cern di Ginevra, potrebbe indicare l’esistenza di particelle o forze finora sconosciute. Si tratta di una possibile violazione del Modello standard della fisica delle particelle, la teoria che spiega come interagiscono gli elementi costitutivi di base della materia – quark e leptoni, governati da quattro forze fondamentali – che dall’inizio degli Anni ‘70 ha permesso di dimostrare quasi tutti i risultati sperimentali, prevedendo con precisione un’ampia varietà di fenomeni.
Il fenomeno osservato al Cern
Questo Modello, che si è affermato come una teoria fisica ben collaudata, potrebbe ora essere messo in discussione da una misurazione effettuata nell’ambito dell’LHCb, uno dei quattro esperimenti del più grande acceleratore di particelle al mondo, il Large Hadron Collider (LHC): i nuovi risultati hanno mostrato che il decadimento di un particolare quark, denominato beauty quark, non produce allo stesso modo elettroni e muoni (particelle subatomiche con carica negativa simili agli elettroni ma con massa circa 200 volte superiore) come previsto. Se i dati verranno confermati, questa differenza “richiederebbe un nuovo processo fisico, come l’esistenza di nuove particelle o interazioni fondamentali – ha affermato il portavoce dell’LHCb, il professor Chris Parkes dell’Università di Manchester e del Cern – . Sono in corso ulteriori studi sui processi correlati attraverso l’utilizzo dei dati LHCb esistenti e non vediamo l’ora di vedere se questi rafforzeranno l’intrigante suggerimento arrivato dai risultati attuali”.
Nel dettaglio, la misurazione effettuata mette a confronto due tipi di decadimenti di beauty quark, il primo coinvolge l’elettrone e il secondo il muone. “L’elettrone e il muone, insieme a una terza particella chiamata tau, sono particelle che appartengono al gruppo dei leptoni e la differenza tra loro è chiamata “sapori”– spiegano gli studiosi in una nota – . Il Modello Standard prevede che i decadimenti che coinvolgono diversi sapori di leptoni, come quello nello studio LHCb, debbano verificarsi con la stessa probabilità, una caratteristica nota come universalità del sapore leptonico che di solito viene misurata dal rapporto tra le probabilità di decadimento. Questo rapporto, secondo il Modello Standard, dovrebbe essere molto vicino ad uno”.
Il nuovo risultato, presentato in occasione della 55esima conferenza di Moriond e descritto nel dettaglio nello studio in pre-print su arXiv, indica invece una deviazione dal rapporto unitario. “La significatività statistica del risultato è di 3,1 deviazioni standard, il che implica una probabilità di circa lo 0,1% che i dati siano compatibili con il Modello Standard”. Ciò si traduce in una possibilità su mille che il risultato sia dovuto al caso, pertanto si potrà parlare di scoperta quando il dato sarà misurato con un buon margine di certezza, ovvero quando esiste solo una possibilità su 3,5 milioni che questo sia frutto di una coincidenza statistica.
Per trarre conclusioni definitive sulla potenziale esistenza di nuovi effetti fisici bisognerà dunque attendere nuove misurazioni, previste nell’ambito della nuova campagna di raccolta dati dell’acceleratore LHC che permetteranno di verificare i risultati attuali e potenzialmente sfidare il Modello standard delle particelle.
