UNA NUOVA FORZA O UNA NUOVA PARTICELLA? LA RIVOLUZIONARIA SCOPERTA DEL CERN DI GINEVRA

"Se confermata, sarebbe la più grande scoperta nella fisica delle particelle negli ultimi decenni", ha detto Nico Serra, professore di fisica sperimentale all’università di Zurigo e partecipante all’esperimento LHCb (Large Hadron Collider beauty) del CERN di Ginevra (organizzazione europea per la ricerca nucleare) dove è stato osservato un fenomeno che potrebbe indicare l'esistenza di particelle o forze finora sconosciute e mettere in discussione una legge fondamentale della fisica.

L’esperimento LHCb presso il Large Hadron Collider, l’acceleratore di particelle più grande al mondo la cui scoperta più importante è quella del bosone di Higgs, è dedicato allo studio dell’assimetria dei quark bottom (o beauty), ossia i quark pesanti di terza generazione. I risultati di esso mostrano una deviazione rispetto al Modello standard riguardo il decadimento dei mesoni b. L'irregolarità era già stata osservata nel 2014 ma non era mai stata così marcata come nell'esperimento LHCb di recente.

Il Modello standard è la teoria fisica che descrive tre delle quattro forze della natura (gravitazione, elettromagnetismo, forza nucleare debole, forza nucleare forte) e prevede 2 tipologie di particelle: i fermioni, che creano i blocchi di materia, e i bosoni, che gestiscono le interazioni tra particelle e costringono i fermioni a unirsi o a respingersi. Sulla base di queste interazioni si basano tutti i processi naturali. I quark, da cui derivano protoni e neutroni, sono dei fermioni, ve ne sono di 6 tipi e ad ognuno corrisponde un’antiparticella. I mesoni sono composti in egual numero da quark e antiquark. Inoltre, alla categoria dei fermioni appartengono i leptoni: elettroni, muoni, tauoni e neutrini.

Secondo il Modello standard quindi, i vari tipi di disintegrazione di queste particelle dovrebbero avvenire con la stessa probabilità ma i risultati dell’esperimento LHCb mostrano che non è così. Quark come i mesoni b vivono in media circa 1.500 miliardesimi di secondo prima di disgregarsi in elettroni e muoni. Il Modello standard prevede che in questo processo non siano coinvolte altre forze, se non le nucleari deboli, e che, di conseguenza, si venga a creare un numero uguale di elettroni e muoni. “Finora, tutte le interazioni tra leptoni di varie generazioni sono state assolutamente universali, ma, ad un tratto, ci siamo accorti di alcuni segnali che indicavano anomalie nel decadimento di quark di terza generazione in leptoni di prima e seconda”, spiega Andrey Golutvin, uno dei partecipanti all’esperimento LHCb. L’elettrone appartiene alla prima generazione di leptoni, mentre il muone, che è più pesante, alla seconda. Il Modello standard postula che particelle di generazioni diverse presentano medesima forza di interazione, ossia carica, e si distinguono soltanto per la loro massa. Se si evidenziassero delle divergenze a livello di generazione delle particelle, ciò rivoluzionerebbe l’intera fisica contemporanea e bisognerebbe creare una teoria del tutto nuova a sostituzione del Modello standard.

Dunque, gli scienziati ipotizzano una nuova forza fondamentale oltre alle quattro conosciute o la presenza di una particella ancora da scoprire.