Nuova fisica o conti da ripetere ?

Del 15 Agosto 2023 alle ore 17:38IL  7 aprile 2022 i fisici  del Fermilab ( l’acceleratore che si trova nello Stato di New York), nella sperimentazione  /collaborazione conosciuta come “ Muon g-2”, comunicarono  una  nuova e ancora più precisa misura di una particolare proprietà magnetica del muone, il cosiddetto momento magnetico anomalo.
IL muone è una particella elementare, uguale all’ elettrone, ma circa 200 volte più̀ pesante.
È una particella caratterizzata da una vita media di circa 2 milionesimi di secondo, e, passato questo tempo dalla creazione, decade, ossia scompare e al suo posto appaiono altre tre particelle: un elettrone e due neutrini.
Si producono quando le particelle ad alta energia, chiamate raggi cosmici, colpiscono gli atomi nell’atmosfera terrestre.
Un esperimento di fisica delle particelle registrò una prima volta, nel 2000,  l’anomalia della  misura .
Risultava  più magnetico delle attese, in contrasto con le predizioni del Modello Standard.
lL funzionamento dell’Universo al suo livello più di base  è descritto da questa  teoria, nota come Modello Standard delle particelle elementari.
Calcolando le caratteristiche delle particelle elementari,  facendo previsioni basate su questa teoria e confrontandole con i risultati sperimentali, è possibile verificare la sua completezza o se vi siano  margini per scoprire una nuova fisica oltre il Modello Standard.
Il “momento magnetico del muone”, è un numero, un semplice numero, ma un numero molto importante, tra quelli che rappresentano l’insieme delle quantità misurabili che si possono predire nel modello standard.
Quindi l’importanza di questa misurazione dipendeva dall’essere anche un test per il Modello Standard, che da 50 anni è la teoria fisica che  meglio descrive la microscopica galassia delle particelle elementari.
I parametri del Modello Standard  sono  18.
Il muone, agisce come una calamita rotante. Nella misurazione il muone risulterebbe più magnetico delle attese.
Alcuni giorni fa, il 10 agosto scorso, sempre i ricercatori del Fermilab, hanno presentato la  nuova misura, che è la più precisa ad oggi realizzata.
Nel Modello Standard comunque non tornano alcune importanti cose.
La prima riguarda la  estrema difficoltà a conciliare i due pilastri della fisica attuale: la relatività generale di Einstein e la meccanica quantistica.
I teorici cercano una “teoria del tutto”, una teoria unificata della fisica e da almeno un secolo (pioniere sempre Einstein) non ci riescono.
Inoltre il Modello Standard non spiega altre cose : a) il neutrino che dovrebbe avere massa zero e invece una massa ce l’ha per quanto piccola ; b) quando è nato l’Universo il Modello Standard sostiene che è stata generata una pari quantità di materia e antimateria. L’antimateria è costituita da particelle del tutto simili a quelle della materia, tranne che per la carica elettrica: uguale ma opposta. Quando particelle di materia e antimateria si incontrano si distruggono l’un l’atra (annichilazione)  generando una grande quantità di energia.
Quando è nato, il nostro universo ha prodotto (avrebbe dovuto produrre secondo le teorie in auge) un’eguale quantità di particelle di materia e di antimateria. Ma tutto l’universo e noi stessi siamo costituiti di materia.
Perché? Cos’ha rotto la simmetria tra materia e antimateria? Non lo sappiamo. E nel Modello Standard non c’è risposta;
c) L’86% della massa dell’Universo è costituita da “materia oscura”, di cui non conosciamo la natura. Sappiamo solo che nessuna particella del Modello Standard costituisce la materia oscura;
d) esiste poi la energia oscura della quale non sappiamo nulla. Rappresenta  il 70% dell’energia cosmica costituita da “ materia oscura” che sommata al 26% di energia dell’Universo associata alla “ materia oscura”, arriviamo alla conclusione che conosciamo appena il 4% di ciò che forma l’Universo.
L’ultimo valore della misura, comunicato il 9 agosto nel corso in un seminario, dalla Collaborazione scientifica dell’esperimento Muon g-2 del Fermi National Accelerator Laboratory (FermiLab) di Batavia, vicino Chicago, Stati Uniti, è la misura più precisa ad oggi realizzata.
Una conferma definitiva di questo risultato porterebbe a un cambiamento radicale nella nostra conoscenza della fisica delle particelle elementari.
Questa anomalia non è infatti interpretabile attraverso le quattro interazioni fondamentali note (gravitazionale, debole, elettromagnetica, forte), ma deriverebbe necessariamente da una quinta forza fondamentale, a noi sconosciuta .
La misurazione comunicata il 10 agosto ha superato l’incertezza di cui era afflitta, resta ancora da “ superare” l’incertezza statistica (determinata dalla quantità di dati analizzati).
Questa incertezza  sarà migliorata solo una volta incorporati nell’analisi tutti i dati prodotti e raccolti nei sei anni di attività, un obiettivo che la Collaborazione Muon g-2 mira a completare nei prossimi due anni.
IL Modello Standard comunque ha retto a numerosissime evidenze sperimentali.
Nel Modello Standard le proprietà di ciascuna particella dipendono dalle proprietà delle altre particelle con cui interagiscono.
La questione delle anomalie (una diversa riguarda la massa del bosone W che fece guadagnare a Rubbia il Nobel) pone problemi di superamento del paradigma scientifico, che da mezzo secolo registra conferme sperimentali.
Se i nuovi risultati che arriveranno nei prossimi anni saranno non  conciliabili con il Modello Standard o se davvero avremo una porta verso un nuovo paradigma, verso una nuova fisica che, dove ci porterà, ancora non lo sappiamo!
A molti sembrerà una inezia , una questione di accademia, ma non bisogna dimenticare che siamo in una science driven society, quindi la  società nel suo insieme utilizza la scienza e la tecnologia, che è una conseguenza della scienza, come elemento primario di progresso.
Intanto una pubblicazione su Nature , del 10 agosto dal titolo ” I sogni di una nuova fisica svaniscono con l’ultimo risultato del magnetismo muonico” , uccide la ipotesi della nascita di una nuova fisica”L’articolo Nuova fisica o conti da ripetere ? è già apparso su Il Corriere Nazionale.