Per chiunque tranne un fisico, sembra uscito da "Star Trek". Ma l'universalità dei leptoni è una cosa reale.

Ha a che fare con il Modello Standard della fisica delle particelle, che descrive e predice il comportamento di tutte le particelle e forze conosciute, tranne la gravità. Tra questi ci sono i leptoni carichi:elettroni, muoni e taus.

Un presupposto fondamentale del Modello Standard è che le interazioni di queste particelle elementari sono le stesse nonostante le loro diverse masse e tempi di vita. Questa è l'universalità dei leptoni. I test di precisione che confrontano i processi che coinvolgono elettroni e muoni non hanno rivelato alcuna violazione definita di questa ipotesi, ma studi recenti sul leptone tau di massa più elevata hanno prodotto osservazioni che sfidano la teoria.

Una nuova revisione dei risultati di tre esperimenti indica la forte possibilità che l'universalità dei leptoni - e forse in definitiva lo stesso Modello Standard - debba essere rivisto. I risultati di un team di fisici internazionali, tra cui lo studioso postdottorato dell'UC Santa Barbara Manuel Franco Sevilla, apparire sul giornale Natura .

"Come parte della mia tesi di dottorato a Stanford, che si basava su un precedente lavoro svolto presso l'UCSB dai professori Jeff Richman e Michael Mazur, abbiamo visto la prima osservazione significativa di qualcosa oltre il Modello Standard all'esperimento BaBaR condotto presso lo SLAC National Accelerator Laboratory, Ha detto Franco Sevilla. Questo è stato significativo ma non definitivo, Ha aggiunto, osservando che risultati simili sono stati osservati in esperimenti più recenti condotti in Giappone (Belle) e in Svizzera (LHCb). Secondo Franco Siviglia, i tre esperimenti, presi insieme, dimostrare un risultato più forte che sfida l'universalità dei leptoni a livello di quattro deviazioni standard, che indica una certezza del 99,95 per cento.

BaBar, che sta per rilevatore B-Bbar (anti-B), e Belle sono state realizzate negli stabilimenti B. Questi collisori di particelle sono progettati per produrre e rilevare i mesoni B, particelle instabili che risultano quando si scontrano potenti fasci di particelle, in modo che le loro proprietà e il loro comportamento possano essere misurati con alta precisione in un ambiente pulito. L'LHCb (Large Hadron Collider b) ha fornito un ambiente ad alta energia che ha prodotto più facilmente mesoni B e centinaia di altre particelle, rendendo più difficile l'identificazione.

Ciò nonostante, i tre esperimenti, che ha misurato i rapporti relativi dei decadimenti del mesone B, pubblicato risultati notevolmente simili. I tassi per alcuni decadimenti che coinvolgono il leptone tau pesante, rispetto a quelli che coinvolgono i leptoni leggeri - elettroni o muoni - erano superiori alle previsioni del Modello Standard.

"Il leptone tau è fondamentale perché l'elettrone e il muone sono stati ben misurati, " Ha spiegato Franco Sevilla. "I Tau sono molto più difficili perché decadono molto rapidamente. Ora che i fisici sono in grado di studiare meglio la taus, stiamo vedendo che forse l'universalità dei leptoni non è soddisfatta come sostiene il Modello Standard."

Mentre intrigante, i risultati non sono considerati sufficienti per stabilire una violazione dell'universalità dei leptoni. Per ribaltare questo precetto fisico di vecchia data richiederebbe un significato di almeno cinque deviazioni standard. Però, Franco Siviglia ha osservato, è degno di nota il fatto che tutti e tre gli esperimenti abbiano osservato un tasso di decadimento della tau superiore al previsto mentre operavano in ambienti diversi.

Una conferma di questi risultati indicherebbe nuove particelle o interazioni e potrebbe avere profonde implicazioni per la comprensione della fisica delle particelle. "Non siamo sicuri di cosa significherà la conferma di questi risultati a lungo termine, "Franco Sevilla ha detto. "In primo luogo, dobbiamo assicurarci che siano vere e poi avremo bisogno di esperimenti ausiliari per determinarne il significato".