6 Aprile 20214min263

La bella anomalia del CERN

ATLAS-experiment-CERN-Geneva-Switzerland

di Ruben Forti

 

Il CERN di Ginevra, il più grande laboratorio al mondo di fisica delle particelle, potrebbe aver rilevato un’anomalia non prevista dalla teoria: in poche parole, potrebbero aprirsi nuovi scenari nel mondo della fisica. Ma procediamo con ordine. Negli anni ‘30 del secolo scorso, le particelle ad oggi più famose erano già state scoperte: elettroni, protoni e neutroni. Gli esperimenti effettuati dai fisici delle particelle nei 2-3 decenni successivi furono improntati ad approfondirne la natura e, eventualmente, a scoprirne di nuove. Tali esperimenti si basavano (e si basano tutt’oggi) sull’urto ad alta energia di determinate particelle, ad esempio protoni, su un bersaglio: i prodotti di tali reazioni possono essere estremamente interessanti. Dall’analisi di questi esperimenti, negli anni ’50 e ’60, fu scoperto un numero impressionante di particelle, non descritte da alcuna teoria.

Fu il cosiddetto Modello Standard, proposto da Steven Weinberg, Abdus Salam e Sheldon Glashow, a riportare ordine nel mondo della fisica subnucleare. Tale teoria prevede l’esistenza di un certo numero di particelle elementari, non scomponibili, suddivise in quark e leptoni. Nello specifico, i primi si combinano sempre e formano così particelle più pesanti: ad esempio, un protone è formato da due quark “up” e un quark “down”.

Il Modello Standard, inoltre, prevede l’esistenza di “particelle mediatrici”, responsabili delle forze fondamentali presenti in natura, ad eccezione dell’interazione gravitazionale: sempre prendendo ad esempio il protone, i quark di cui è composto sono tenuti insieme dai gluoni, “quanti” molto forti. Il comportamento di queste particelle è anch’esso spiegato dalla teoria.

Una volta completato, il Modello Standard ha trovato conferme sempre più solide negli esperimenti svolti negli ultimi 40 anni. Il culmine del suo successo è arrivato con la scoperta del bosone di Higgs nel 2012. Recentemente, però, sono stati osservati dei fenomeni diversi da quelli che ci si aspettava. Uno dei tanti prodotti degli urti ad alta energia che si effettuano da anni al CERN è la cosiddetta particella B+, composta da un quark “up” e un quark “bottom” (detto anche “Beauty”); quest’ultimo decade spontaneamente in una coppia particella-antiparticella di leptoni, quindi elettroni, muoni oppure tauoni: con la cosiddetta universalità leptonica, il Modello Standard prevede che tali decadimenti siano equiprobabili.

Ciò che hanno osservato i ricercatori addetti all’esperimento LHCB (Large Hadron Collider Beauty) è uno scostamento da tale previsione: un decadimento sembra privilegiato rispetto agli altri. Eventi di questo tipo erano già stati osservati negli ultimi anni, ma mai con la precisione e accuratezza raggiunte in questo esperimento.

È ancora presto per trarre conclusioni: in termini statistici, lo scostamento misurato dalle previsioni dista 3.1 deviazioni standard dalle attese, mentre ne sono necessarie 5 per poter annunciare con sicurezza una violazione del Modello Standard. Le misure andranno quindi affinate, ma la strada intrapresa dai fisici delle alte energie è chiara e sempre più entusiasmante: evidenziare i limiti della teoria attuale per poterne costruire, un giorno, una nuova che racchiuda in modo ancora più organico la nostra conoscenza sui costituenti fondamentali del nostro universo.