Il modello standard della fisica delle particelle non è corretto nei punti chiave? Recentemente c'è stato un aumento delle osservazioni sperimentali che si discostano dalle previsioni di questa teoria fisica ampiamente accettata. Uno studio in corso dell'Università di Bonn fornisce ora prove ancora più forti dell'esistenza di una "nuova fisica". La versione finale del documento è ora pubblicata sulla rivista Lettere di fisica B . L'autore principale Chien-Yeah Seng presenterà i risultati a metà ottobre alla riunione autunnale della U.S. Physical Society.

Il Modello Standard della fisica delle particelle descrive i mattoni che compongono il mondo:noi umani, i granelli di sabbia sulla spiaggia, l'acqua dell'oceano in cui ci raffreddiamo, ma anche il sole che ci brucia addosso. Il Modello spiega anche quali forze agiscono tra queste particelle elementari, e ci permette di comprendere molti fenomeni fisici.

"Però, ci sono anche domande a cui questa teoria non può rispondere, " spiega il dottor Chien-Yeah Seng, ricercatore post-dottorato presso l'Istituto Helmholtz per le radiazioni e la fisica nucleare dell'Università di Bonn. "Per esempio, la maggior parte dei ricercatori presume che il 95% del nostro universo sia costituito da materia oscura ed energia oscura, che non possiamo rilevare direttamente con i nostri strumenti di misura. Ma l'esistenza di questi misteriosi componenti non può essere dedotta dal Modello Standard".

Molti ricercatori quindi presumono che il Modello Standard non sia ancora la risposta definitiva, ma deve essere integrato o addirittura modificato radicalmente. Anche un numero crescente di risultati sperimentali punta in questa direzione, ad esempio quelli riguardanti il ​​decadimento dei cosiddetti kaons. Queste particelle sono un componente dei raggi cosmici emanati da stelle e galassie. non sono stabili, ma decadono in media dopo pochi miliardesimi di secondo.

Piccola discrepanza tra misurazione e teoria

Un parametro del Modello Standard chiamato Vus descrive questo decadimento. Il suo valore può essere estratto matematicamente dai dati di misurazione degli esperimenti. Però, se questo viene fatto per diversi percorsi di decadimento dei kaoni, risultati diversi si ottengono per Vus. "Questa potrebbe essere un'indicazione di fisica oltre il Modello Standard, "Seng chiarisce.

Ma non è del tutto certo. Questo perché ci sono fondamentalmente tre possibili ragioni per questa discrepanza:prima di tutto, le misurazioni negli esperimenti possono essere errate o troppo imprecise. Secondo, forse il calcolo dei decadimenti rilevanti secondo il Modello Standard non è abbastanza preciso. O, Terzo, il Modello Standard è in realtà errato a questo punto. "La prima spiegazione è ora considerata improbabile, " sottolinea il Prof. Dr. Ulf Meißner dell'Istituto Helmholtz. "Per prima cosa, è ora possibile determinare Vus sperimentalmente con precisione crescente. Secondo, queste misurazioni sono state ora ripetute molte volte."

La teoria è sbagliata? O il calcolo è troppo impreciso?

Però, non è ancora chiaro se i calcoli dei decadimenti nell'ambito del Modello Standard siano sufficientemente precisi per estrarre Vus. Questo perché calcolarli è possibile solo in modo approssimativo, e solo con l'uso di supercomputer estremamente potenti. Oltretutto, anche i computer più veloci sarebbero attualmente occupati per decenni al fine di raggiungere una precisione di calcolo sufficientemente elevata. "Però, abbiamo bisogno di un'elevata precisione per essere sufficientemente sicuri che la discrepanza tra i valori di Vus sia effettivamente indicativa di un errore nel modello standard, "Seng sottolinea.

Insieme ai colleghi, il giovane ricercatore della Malesia ha ora sviluppato un metodo che può ridurre notevolmente i tempi di calcolo. "Fare quello, abbiamo suddiviso il problema, estraendo accuratamente Vus, in molti sottoproblemi più semplici, " dice. "Questo ha permesso di determinare il valore di Vus dal decadimento del kaon molto più velocemente e con maggiore precisione rispetto a prima."

Si intensificano le prove di una "nuova fisica"

I risultati confermano la discrepanza tra i valori di Vus. L'evidenza per una "nuova fisica" oltre il Modello Standard è quindi diventata più forte. "Non possiamo ancora essere completamente sicuri, anche se, "dice Seng, che presenterà le sue scoperte a metà ottobre alla riunione autunnale dell'American Physical Society. "Per quello, i nostri calcoli devono diventare un po' più precisi. Ma se i nostri risultati sono confermati, sarebbe certamente una delle scoperte più importanti della fisica delle particelle negli ultimi anni".