Dal Cern un duro colpo al Modello Standard della fisica

Cern: l'esperimento LHCb ha rivelato anomalie nel comportamento di alcune particelle. È l'inizio della fine per il Modello Standard della fisica e per il modo in cui interpretiamo l'Universo?

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Una serie di esperimenti condotti al Cern, i cui risultati sono stati presentati il 18 aprile scorso, ha messo in luce un fenomeno non contemplato dal Modello Standard della fisica.

 

Il Modello Standard (MS) è la teoria fisica che descrive tre delle quattro forze fondamentali note (interazione forte, debole ed elettromagnetica: non comprende invece la gravità, trattata invece dalla teoria della Relatività Generale) e tutte le particelle elementari a esse collegate e che costituiscono tutta la materia nota dell’Universo: in estrema sintesi, il Modello Standard descrive le forze e la materia dell'Universo.

 

La novità sta nel fatto che gli esperimenti hanno rivelato che una particella, il mesone B°, produce un decadimento non previsto dal Modello Standard.

 

Il decadimento è il fenomeno che fa sì che una particella si trasformi in altre particelle: è un processo naturale di cui abbiamo esperienza, sulla Terra, per esempio nel decadimento (o trasmutazione) di elementi radioattivi (per esempio, uranio) in altri elementi (per esempio, plutonio, tecnezio, piombo...). Il decadimento richiede a volte tempi lunghi anche migliaia di anni (è il caso delle scorie nucleari ad alta intensità), altre volte tempi (quasi) infinatamente brevi, come nel caso del mesone B°, che decade in un kaone eccitato e in una coppia di elettroni o di muoni, in una progressione che - sulla Terra - può essere innescata e rilevata solamente in un acceletarore di particelle della "classe" dell'Lhc.

 

Il muone è 200 volte più pesante dell'elettrone, ma secondo il Modello Standard le sue interazioni sono identiche a quelle dell'elettrone: questa proprietà è detta lepton universality.

 

Le incertezze. Stando al Modello Standard, il decadimento del mesone B° origina un numero identico di elettroni e muoni: gli esperimenti dell’LHCb sembrano invece suggerire che il numero di muoni è inferiore rispetto al previsto.  

 

Se ciò venisse confermato il Modello Standard subirebbe un duro colpo: sarebbe come dire che in quell'insieme di regole ce n'è almeno una sbagliata e che perciò non possiamo più garantire per tutte le altre. Sarebbe come dire che nella tavola pitagorica le moltiplicazioni per 7 (per citare un numero notoriamente antipatico) danno risultati inattesi...

 

Uno degli ambienti dell'esperimento LHCb, dove si sono rilevate discrepanze rispetto al Modello Standard della fisica. | CERN

Al momento il sigma dell'esperimento, un indice di probabilità che va da 1 a 5, è attestato esattamente a metà, ossia 2,5: un valore che non è sufficiente per trarre una conclusione definitiva - nonostante altre ricerche abbiano già suggerito qualcosa del genere.

 

Sono dunque necessari nuovi studi ed esperimenti con i mesoni B°: ancor più che necessari, sono urgenti, perché il Modello Standard, benché non sia l'unico modello per la fisica, è il più condiviso e, di fatto, è il nostro coltellino svizzero per smontare (interpretare) l'intero Universo.

20 Aprile 2017 | Luigi Bignami