Un Evento Eccezionale al CERN
Nel cuore del CERN di Ginevra, l’esperimento LHCb ha compiuto un’osservazione straordinaria: il decadimento di un barione sigma-plus (Σ+). Questo evento, caratterizzato da una rarità estrema, si verifica con una probabilità di circa uno su cento milioni. Il barione Σ+ si disintegra in un protone, un antimuone e un muone, offrendo uno sguardo unico sulle dinamiche delle particelle subatomiche.
Conferma del Modello Standard
Il risultato di questa ricerca, pubblicato sulla prestigiosa rivista Physical Review Letters, convalida ulteriormente la correttezza del Modello Standard, la teoria fondamentale che descrive le particelle elementari e le forze che governano le loro interazioni. Questo modello, pilastro della fisica moderna, continua a superare i test sperimentali, dimostrando la sua robustezza e accuratezza nel prevedere i fenomeni naturali. Il contributo dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) è stato cruciale per il successo di questa scoperta. La ricerca è stata guidata da Francesco Dettori, professore associato di Fisica sperimentale all’Università di Cagliari e associato INFN, e Francesca Dordei, ricercatrice della sezione di Cagliari dell’INFN, in collaborazione con la sezione di Perugia dell’INFN e l’Università di Santiago de Compostela.
Il Ruolo dei Barioni
I barioni, tra cui il protone e il neutrone, sono i costituenti fondamentali della materia ordinaria che compone l’universo visibile. Lo studio del loro decadimento è essenziale per verificare la validità del Modello Standard e per cercare eventuali discrepanze che potrebbero indicare l’esistenza di nuove particelle o interazioni non ancora comprese. “Lo studio dei decadimenti rari delle particelle che già conosciamo permette di capire se esistano particelle o interazioni a noi ignote, in quanto gli effetti quantistici dovuti alla presenza di queste ultime modificherebbero le probabilità di questi decadimenti”, spiega Dettori.
Smentita di Precedenti Ipotesi
Circa vent’anni fa, l’esperimento HyperCP presso il laboratorio FermiLab negli Stati Uniti aveva raccolto le prime prove di questo possibile decadimento, suggerendo che potesse coinvolgere fenomeni al di là del Modello Standard. Tuttavia, i nuovi dati ottenuti dall’esperimento LHCb tra il 2016 e il 2018, grazie alle collisioni di protoni nell’acceleratore Large Hadron Collider e all’uso di tecniche avanzate di machine learning, smentiscono questa ipotesi. “Anche stavolta il Modello Standard ha avuto la meglio”, commenta Dordei. “I dati sono ancora perfettamente in linea con le sue previsioni, a conferma della sua incredibile solidità, nonostante sia stato sviluppato ormai decenni fa. Ma proprio per questo, siamo motivati a spingerci ancora oltre, cercando indizi di nuove interazioni in fenomeni sempre più rari e sfuggenti”.
Prospettive Future
La conferma del Modello Standard attraverso l’osservazione di questo rarissimo decadimento rappresenta un successo significativo per la fisica delle particelle. Tuttavia, la ricerca non si ferma qui. Gli scienziati continuano a esplorare fenomeni sempre più rari e sfuggenti, nella speranza di individuare indizi di una “nuova fisica” che possa ampliare la nostra comprensione dell’universo.