Fisica delle particelle: il CERN mette in discussione il modello standard

I nuovi risultati dell’esperimento LHCb (Large Hadron Collider beauty) del CERN suggeriscono che, secondo il modello standard, le particelle non si comportano come dovrebbero. Il modello standard, che fornisce previsioni accurate per le proprietà e le interazioni delle particelle fondamentali, è incompleto.

Questo modello non è in grado di spiegare le osservazioni cosmologiche del dominio della materia sull’antimateria, il contenuto di materia oscura dell’Universo o gli schemi osservati nelle forze di interazione delle particelle. È per questo motivo che i fisici hanno sviluppato una “nuova fisica”, cioè nuove particelle e interazioni in grado di spiegare le carenze del fantomatico modello standard.

È troppo presto per dire che le nuove scoperte si discostano dal modello standard, ma non c’è dubbio che i nuovi risultati siano entusiasmanti per gli scienziati.

Lo studio

La misurazione effettuata dal team di LHCb confronta due tipi di decomposizione dei quark di bellezza. Il primo decadimento coinvolge l’elettrone e il secondo il muone (una particella elementare simile all’elettrone, ma circa 200 volte più pesante). L’elettrone e il muone, insieme a una terza particella chiamata tau, sono tipi di leptoni e la differenza tra loro è chiamata sapori.

Il Modello Standard prevede che i decadimenti che coinvolgono diversi sapori di leptoni dovrebbero verificarsi con la stessa probabilità, una caratteristica nota come universalità del sapore di leptone che di solito è misurata dal rapporto tra le probabilità di decadimento.

I nuovi risultati, presentati per la pubblicazione su Nature Physics, rivelano prove di deviazione: la significatività statistica del risultato è di 3,1 deviazioni standard , il che implica una probabilità di circa lo 0,1% che i dati siano compatibili con le previsioni del Modello Standard.

La deviazione mostrata dal CERN è coerente con un modello di anomalie misurate in processi simili dall’LHCb, così come con altre esperienze in tutto il mondo negli ultimi dieci anni. “I nuovi risultati offrono allettanti indizi sulla presenza di una nuova particella o forza fondamentale che interagisce in modo diverso con diversi tipi di particelle“, ha affermato Paula Alvarez Cartelle, fisica del Cavendish Laboratory dell’Università di Cambridge e membro della LHCb Collaboration. “La scoperta di una nuova forza nella natura è il Santo Graal della fisica delle particelle“, ha aggiunto Konstantinos Petridis, fisico dell’Università di Bristol e membro della LHCb Collaboration.