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    I risultati allettanti di 2 esperimenti sfidano il regolamento della fisica

    In questa foto del 2018 messa a disposizione dal CERN, Nikolai Bondar lavora sul sistema LHCb Muon presso l'impianto Large Hadron Collider dell'Organizzazione europea per la ricerca nucleare fuori Ginevra. I risultati preliminari pubblicati nel 2021 di esperimenti da qui e dalla struttura del Fermilab negli Stati Uniti sfidano il modo in cui i fisici pensano che funzioni l'universo, una prospettiva che ha sconcertato ed entusiasmato il campo della fisica delle particelle. (Massimiliano Brice, Julien Marius Ordan/CERN via AP)

    I risultati preliminari di due esperimenti suggeriscono che qualcosa potrebbe essere sbagliato nel modo in cui i fisici pensano che funzioni l'universo, una prospettiva che ha sconcertato ed entusiasmato il campo della fisica delle particelle.

    Piccole particelle chiamate muoni non stanno facendo esattamente quello che ci si aspetta da loro in due diversi esperimenti a lungo termine negli Stati Uniti e in Europa. I risultati sconcertanti, se dimostrati corretti, rivelano importanti problemi con il libro delle regole che i fisici usano per descrivere e comprendere come funziona l'universo a livello subatomico.

    "Pensiamo che potremmo nuotare in un mare di particelle di fondo tutto il tempo che non sono state scoperte direttamente, "Ci potrebbero essere mostri che non abbiamo ancora immaginato che stanno emergendo dal vuoto che interagiscono con i nostri muoni e questo ci dà una finestra per vederli".

    Il regolamento, chiamato Modello Standard, è stato sviluppato circa 50 anni fa. Gli esperimenti condotti nel corso di decenni hanno affermato più e più volte che le sue descrizioni delle particelle e delle forze che compongono e governano l'universo erano praticamente nel segno. Fino ad ora.

    "Nuove particelle, la nuova fisica potrebbe essere appena oltre la nostra ricerca, " ha detto il fisico delle particelle della Wayne State University Alexey Petrov. "È allettante".

    Il Fermilab del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha annunciato mercoledì i risultati di 8,2 miliardi di gare lungo una pista fuori Chicago che, mentre per la maggior parte delle persone i fisici si stanno agitando:i campi magnetici dei muoni non sembrano essere quelli che il Modello Standard dice che dovrebbero essere. Ciò segue i nuovi risultati pubblicati il ​​mese scorso dal Large Hadron Collider del Centro europeo per la ricerca nucleare che ha trovato una percentuale sorprendente di particelle all'indomani di collisioni ad alta velocità.

    Se confermato, i risultati degli Stati Uniti sarebbero la più grande scoperta nel bizzarro mondo delle particelle subatomiche in quasi 10 anni, dalla scoperta del bosone di Higgs, spesso chiamata la "particella di Dio, " ha detto Aida El-Khadra dell'Università dell'Illinois, che si occupa di fisica teorica per l'esperimento del Fermilab.

    Questa foto dell'agosto 2017 resa disponibile dal Fermilab mostra l'anello Muon g-2 al Fermi National Accelerator Laboratory fuori Chicago. Funziona a -450 gradi Fahrenheit (-267 gradi Celsius) per rilevare l'oscillazione dei muoni mentre viaggiano attraverso un campo magnetico. I risultati preliminari pubblicati nel 2021 di esperimenti da qui e dalla struttura del CERN in Europa sfidano il modo in cui i fisici pensano che funzioni l'universo, una prospettiva che ha sconcertato ed entusiasmato il campo della fisica delle particelle. (Reidar Hahn/Fermilab via AP)

    Il punto degli esperimenti, spiega il fisico teorico della Johns Hopkins University David Kaplan, è separare le particelle e scoprire se c'è "qualcosa di divertente in corso" con entrambe le particelle e lo spazio apparentemente vuoto tra di loro.

    "I segreti non vivono solo nella materia. Vivono in qualcosa che sembra riempire tutto lo spazio e il tempo. Questi sono campi quantistici, " Disse Kaplan. "Stiamo mettendo energia nel vuoto e vediamo cosa ne viene fuori."

    Entrambe le serie di risultati implicano lo strano, particella fugace chiamata muone. Il muone è il cugino più pesante dell'elettrone che orbita attorno al centro di un atomo. Ma il muone non fa parte dell'atomo, è instabile e normalmente esiste solo per due microsecondi. Dopo essere stato scoperto nei raggi cosmici nel 1936, ha così confuso gli scienziati che un famoso fisico ha chiesto "Chi l'ha ordinato?"

    "Fin dall'inizio ha fatto grattare la testa ai fisici, " disse Graziano Venanzoni, un fisico sperimentale presso un laboratorio nazionale italiano, che è uno dei migliori scienziati nell'esperimento del Fermilab negli Stati Uniti, chiamato Muone g-2.

    L'esperimento invia muoni attorno a una traccia magnetizzata che mantiene le particelle in esistenza abbastanza a lungo da consentire ai ricercatori di osservarle più da vicino. I risultati preliminari suggeriscono che lo "spin" magnetico dei muoni è dello 0,1% in meno rispetto a quanto previsto dal Modello Standard. Potrebbe non sembrare molto, ma per i fisici delle particelle è enorme, più che sufficiente per capovolgere l'attuale comprensione.

    I ricercatori hanno bisogno di un altro anno o due per finire di analizzare i risultati di tutti i giri intorno alla pista di 50 piedi (14 metri). Se i risultati non cambiano, conterà come una scoperta importante, ha detto Venanzoni.

    Separatamente, al più grande distruttore di atomi del mondo al CERN, i fisici hanno fatto schiantare protoni l'uno contro l'altro per vedere cosa succede dopo. Uno dei diversi esperimenti separati dei collisori di particelle misura cosa succede quando le particelle chiamate quark di bellezza o bottom si scontrano.

    Questa foto del 2018 resa disponibile dal CERN mostra il sistema LHCb Muon presso l'impianto Large Hadron Collider dell'Organizzazione europea per la ricerca nucleare fuori Ginevra. I risultati preliminari pubblicati nel 2021 di esperimenti da qui e dalla struttura del Fermilab negli Stati Uniti sfidano il modo in cui i fisici pensano che funzioni l'universo, una prospettiva che ha sconcertato ed entusiasmato il campo della fisica delle particelle. (Massimiliano Brice, Julien Marius Ordan/CERN via AP)

    Il modello standard prevede che questi crash di quark di bellezza dovrebbero produrre un numero uguale di elettroni e muoni. È un po' come lanciare una moneta 1, 000 volte e ottenendo circa lo stesso numero di teste e croci, ha affermato Chris Parkes, capo dell'esperimento di bellezza del Large Hadron Collider.

    Ma non è quello che è successo.

    I ricercatori hanno analizzato attentamente i dati di diversi anni e alcune migliaia di incidenti e hanno trovato una differenza del 15%, con significativamente più elettroni dei muoni, ha detto il ricercatore dell'esperimento Sheldon Stone della Syracuse University.

    Nessuno dei due esperimenti è stato ancora definito una scoperta ufficiale perché c'è ancora una piccola possibilità che i risultati siano stranezze statistiche. L'esecuzione degli esperimenti più volte, pianificata in entrambi i casi, potrebbe, tra un anno o due, raggiungere i requisiti statistici incredibilmente severi per la fisica per salutarlo come una scoperta, ricercatori hanno detto.

    Se i risultati tengono, capovolgerebbero "ogni altro calcolo fatto" nel mondo della fisica delle particelle, ha detto Kaplan.

    "Questo non è un fattore fudge. Questo è qualcosa di sbagliato, " disse Kaplan. Quel qualcosa potrebbe essere spiegato da una nuova particella o forza.

    Oppure questi risultati potrebbero essere errori. Nel 2011, una strana scoperta che una particella chiamata neutrino sembrava viaggiare più veloce della luce ha minacciato il modello, ma si è rivelato essere il risultato di un problema di connessione elettrica allentata nell'esperimento.

    "Abbiamo controllato tutte le nostre connessioni via cavo e abbiamo fatto il possibile per controllare i nostri dati, "Stone ha detto. "Siamo un po' fiduciosi, ma non si sa mai."

    © 2021 The Associated Press. Tutti i diritti riservati. Questo materiale non può essere pubblicato, trasmissione, riscritto o ridistribuito senza permesso.




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