Un evento rarissimo avvicina i ricercatori Unifi alla teoria del tutto

Al CERN di Ginevra il team coordinato da Giuseppe Ruggiero ha osservato per la prima volta il più raro decadimento di particelle registrato in un esperimento
L'acceleratore di particelle del CERN in cui è avvenuto l'esperimento (Foto del CERN)

Misurare un evento esistente per verificare se si accorda con la realtà che conosciamo – o meglio con la sua predizione – oppure apra la strada a una Fisica nuova e ancora sconosciuta. È lo scopo dell’esperimento NA62, condotto al CERN di Ginevra dal team internazionale coordinato da Giuseppe Ruggiero, docente di Fisica sperimentale delle interazioni presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Ateneo fiorentino e ricercatore dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Un viaggio verso l’ignoto che recentemente ha compiuto un passo in avanti, grazie all’osservazione di un evento rarissimo, ossia il decadimento del kaone carico in altre tre particelle: un pione carico e due neutrini.

“Recentemente gli scienziati di NA62 hanno annunciato in un seminario al CERN di aver osservato per la prima volta tale decadimento – spiega Ruggiero, alla guida del gruppo di ricerca dall’ottobre del 2022 –. Solo un kaone su 10 miliardi decade in questo modo: si tratta del più raro decadimento di particelle osservato in un esperimento. I kaoni, un tipo particolare di mesoni, sono particelle subatomiche scoperte 80 anni fa e decadono generalmente in fotoni o in leptoni. Sono fenomeni di grande interesse – prosegue – perché nei decadimenti dei kaoni è possibile cercare indizi di nuove forze e particelle che potrebbero aiutare a gettare luce su misteri irrisolti della fisica di oggi, quali la materia oscura, permettendo così di spiegare dall’osservazione dell’infinitamente piccolo il comportamento dell’universo”.

NA62 prende il nome dall’area (North Area) dell’acceleratore di particelle Super Proton Synchrotron (SPS) in cui n cui si trova l’apparato sperimentale e dal numero dell’esperimento avvenuto in quella zona (62). Sebbene sia avvenuto al CERN, l’esperimento ha un’origine fiorentina e ha mosso i primi passi nel 2005 grazie ai ricercatori del Dipartimento di Fisica e Astronomia, insieme ai colleghi dell’INFN e con la collaborazione di oltre venti istituti di ricerca. Enrico Iacopini, professore emerito di Unifi ha coordinato le varie proposte e cercato la loro armonizzazione sia dal punto di vista tecnico che finanziario e di risorse umane; il docente Massimo Lenti ha concepito e realizzato il Ring Image Cherenkov Counter (RICH) di NA62, oltre ad aver guidato per un decennio il gruppo di ricerca.

Oggi Unifi e INFN si occupano, inoltre, dell’analisi dei dati raccolti da NA62 non solo per il rarissimo decadimento del kaone ma anche per la ricerca di produzione diretta di nuove ipotetiche particelle.
NA62 raccoglie dati dal 2016 – con interruzione nel 2019 e nel 2020 – e continuerà fino al 2026. Durante l’esperimento, l’acceleratore del CERN bombarda un bersaglio con i protoni, così che i ricercatori possano osservare in quali particelle si trasformino i kaoni presenti nel bersaglio, segnalando quando il decadimento produce appunto un pione e due neutrini.

“Abbiamo registrato che i risultati dell’esperimento sono in linea con il Modello Standard – la teoria di riferimento della fisica che descrive il comportamento di tutte le particelle, ndr – ma non in maniera perfetta. I dati indicano che i casi di trasformazione potrebbero essere maggiori di quanti il Modello ne prevedrebbe e probabilmente il ‘disaccordo’ diventerà più marcato quando aumenteremo la casistica degli esperimenti. Il disallineamento riscontrato tra Modello e prova empirica – prosegue il docente Unifi sottolineando l’importanza dell’esperimento – potrebbe derivare da una ‘nuova fisica’, che presuppone comportamenti e particelle diverse da quelle che attualmente conosciamo”.

“Oggi è ancora presto per trarre conclusioni, ma lo scopo di NA62 è proprio questo: attraverso la ricerca su elementi conosciuti – in questo caso il kaone – raggiungere risultati inattesi secondo le leggi conosciute, per superare così il Modello Standard – che spiega tanto ma non tutto – e delineare regole nuove che avvicinano a una teoria realmente universale”.


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