Scienze

Una crepa nel Modello Standard dell’Universo?

Tre laboratori diversi nel mondo hanno trovato alcune discrepanze tra la teoria e le prove sperimentali. Che conseguenze potrebbero esserci se tutto verrà confermato?

Tutto l’Universo, dalle strutture più semplici a quelle più complesse, è composto da particelle estremamente piccole, definite “particelle elementari”. Attualmente la migliore teoria per spiegare le caratteristiche e il comportamento delle particelle è il cosidetto Modello Standard.

Gli scienziati, però, sanno che questo moello descrive solo una piccola parte del comportamento e delle caratteristiche delle particelle. Ma ha un pregio: nei decenni passati ha inanellato una lunga serie di successi nel prevedere l’esistenza e le proprietà di particelle elementari poi effettivamente scoperte. Ma sono sempre più le crepe che si aprono nell’edificio di questa teoria. Ci devono essere altre particelle nell’Universo che siano in grado, ad esempio, di spiegare la materia oscura e l’energia oscura che al momento non sappiamo di cosa sono composte.

Le particelle secondo il modello standard. Clicca sull'immagine per ingrandirla.

FORTE DISCREPANZA. Recentemente due esperimenti hanno proprio osservato particelle che sembrano avere un comportamento anomalo rispetto a quanto vogliono le leggi della fisica note. Questo fatto suggerirebbe l’esistenza di qualche nuovo tipo di particella al di là del giardino zoologico finora ipotizzato dal Modello Standard.

I risultati non sono ancora certi al cento per cento, sono assolutamente preliminari, ma il fatto che due esperimenti di collisioni di particelle abbiano ottenuto risultati simili e un terzo li avesse trovati nel 2012 sta agitando molti fisici.

Spiega Mark Wise del California Institute of Technology: «Il tutto risulta davvero strano, perché la discrepanza tra teoria e risultati sembra davvero notevole. Se il tutto verrà confermato è la prima volta che osserviamo una forte crepa nel Modello Standard ed è emozionante perché suggerisce un potenziale percorso verso l’espansione del modello al di là delle particelle attualmente conosciute».

AL LAVORO TRE ACCELERATORI. I due acceleratori che hanno osservato le discrepanze sono LHC, in Svizzera, noto per la scoperta del Bosone di Higgs, e l’esperimento Belle presso l’High Energy Accelerator Research Organization, in Giappone.

Entrando più nel tecnico, i due esperimenti hanno rilevato un eccesso di alcuni tipi di leptoni - particelle che comprendono elettroni, così come alcuni cugini più pesanti noti come muoni e tau - rispetto ad altre particelle che si registrano quando i mesoni B decadono, ossia si trasformano in altre particelle.

In particolare si è osservato una maggiore quantità di particelle tau che non dovrebbero esserci. La discrepanza non è di poco conto in quanto, in un lavoro pubblicato su Physical Review Letters, il gruppo di ricercatori dell’LHC hanno annunciato una quantità di particella Tau superiore del 25-30% rispetto a quanto vorrebbe il Modello Standard.

L’esperimento giapponese trova una discrepanza inferiore, ma comunque significativa. Simili ai valori dell’LHC invece, sono i risultati del terzo esperimento, il B and B-Bar Experiment (BaBar) che si tiene presso il SLAC National Accelerator Laboratory a Menlo Park, in California.

L'Hight Energy Accelerator Research Organization, in Giappone effettua esperimenti simili a quelli dell'LHC.

E SE IL MODELLO STANDARD FOSSE DA BUTTARE? Se i risultati fossero corretti come si spiegherebbe la contraddizione esistente tra esperimenti e teoria? Le risposte, secondo i fisici, possono essere molteplici.

Potrebbe esistere una particella al momento sconosciuta che si forma dal decadimento del mesone B, la quale decadendo a sua volta, potrebbe spiegare l’elevato numero di particelle tau.

Oppure, pur rimanendo valido il Modello Standard, è possibile che i fisici abbiano fatto deduzioni errate sul comportamento delle particelle o addirittura esiste la possibilità remota che tutto il Modello Standard sia da eliminare a favore di altre teorie che spiegano il nostro Universo. Secondo i ricercatori ci vorranno ancora alcuni mesi di esperimenti per dare un senso a quanto riscontrato fin qui.

11 settembre 2015 Luigi Bignami
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