Cosa ottieni quando fai rivivere una bellissima macchina fisica di 20 anni, trasportarlo con cura 3, 200 miglia per terra e per mare verso la sua nuova casa, e poi usarlo per sondare strani eventi in un campo magnetico? Spero che tu ottenga nuove intuizioni sulle particelle elementari che compongono tutto.

L'esperimento Muon g-2, situato presso il Fermi National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE), ha iniziato la sua ricerca di quelle intuizioni. Il 31 maggio l'elettromagnete superconduttore largo 50 piedi al centro dell'esperimento ha visto il suo primo raggio di particelle di muoni dagli acceleratori del Fermilab, dando il via a uno sforzo di tre anni per misurare esattamente cosa succede a quelle particelle quando vengono poste in un campo magnetico straordinariamente preciso. La risposta potrebbe riscrivere l'immagine degli scienziati dell'universo e di come funziona.

"Il primo raggio dell'esperimento Muon g-2 segna davvero l'inizio di un nuovo importante programma di ricerca al Fermilab, uno che utilizza particelle di muoni per cercare anomalie rare e affascinanti in natura, ", ha affermato il direttore del Fermilab Nigel Lockyer. "Dopo anni di preparazione, Sono entusiasta di vedere questo esperimento iniziare la sua ricerca sul serio".

Arrivare a questo punto è stata una lunga strada per Muon g-2, sia in senso figurato che letterale. La prima generazione di questo esperimento ha avuto luogo presso il Brookhaven National Laboratory del DOE degli Stati Uniti nello stato di New York tra la fine degli anni '90 e l'inizio degli anni 2000. L'obiettivo dell'esperimento era misurare con precisione una proprietà del muone:la precessione delle particelle, o oscillare, in un campo magnetico. I risultati finali sono stati sorprendenti, suggerendo la presenza di particelle fantasma precedentemente sconosciute o forze che influenzano le proprietà del muone.

Il nuovo esperimento al Fermilab utilizzerà l'intenso raggio di muoni del laboratorio per rispondere in modo definitivo alle domande sollevate dall'esperimento di Brookhaven. E poiché sarebbe costato 10 volte di più costruire una macchina completamente nuova a Brookhaven piuttosto che spostare il magnete al Fermilab, la squadra Muon g-2 ha trasportato quel grande, fragile magnete superconduttore in un unico pezzo da Long Island alla periferia di Chicago nell'estate del 2013.

Il magnete ha preso una chiatta a sud intorno alla Florida, lungo il corso d'acqua Tennessee-Tombigbee e il fiume Illinois, ed è stato poi guidato su un camion appositamente progettato per tre notti al Fermilab. E grazie a una mappa online alimentata da GPS, ha raccolto migliaia di fan durante il suo viaggio, rendendolo uno degli elettromagneti più conosciuti al mondo.

"Avere il magnete qui è stata solo metà della battaglia, "ha detto Chris Polly, project manager dell'esperimento Muon g-2. "Da quando è arrivato, il team qui al Fermilab ha lavorato 24 ore su 24 installando rilevatori, costruire una sala di controllo e, per l'anno passato, regolazione dell'uniformità del campo magnetico, che deve essere conosciuto con precisione a un livello senza precedenti per ottenere qualsiasi nuova fisica. È stato un sacco di lavoro, ma ora siamo pronti per iniziare davvero".

Quel lavoro ha incluso la creazione di una nuova linea di luce per fornire un raggio puro di muoni all'anello, l'installazione di una serie di strumentazione per misurare sia il campo magnetico che i muoni mentre circolano al suo interno, e un processo lungo un anno di "shimming" del magnete, inserendo a mano minuscoli pezzi di metallo per modellare il campo magnetico. Il campo creato dal magnete è ora tre volte più uniforme di quello creato a Brookhaven.

Nelle prossime settimane il team Muon g-2 testerà le apparecchiature installate attorno al magnete, che conserverà e misurerà i muoni per la prima volta in 16 anni. Entro quest'anno, inizieranno a raccogliere dati di qualità scientifica, e se i loro risultati confermano l'anomalia osservata per la prima volta a Brookhaven, significherà che l'elegante immagine dell'universo su cui gli scienziati hanno lavorato per decenni è incompleta e che nuove particelle o forze potrebbero essere là fuori, in attesa di essere scoperto.

"È un momento emozionante per tutta la squadra, e per la fisica, " ha detto David Hertzog dell'Università di Washington, co-portavoce della collaborazione Muon g-2. "Il magnete ha funzionato, e funziona fantasticamente bene. Non passerà molto tempo prima che avremo i nostri primi risultati e una visione migliore attraverso la finestra che l'esperimento di Brookhaven ci ha aperto".