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I fisici hanno scoperto un potenziale difetto in una teoria che spiega come si comportano i mattoni dell’Universo.

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La macchina sfida la teoria della fisica principale

Di Pallab Ghosh
Corrispondente scientifico

Pubblicato un giorno fa

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I fisici hanno scoperto un potenziale difetto in una teoria che spiega come si comportano i mattoni dell’Universo.

Il modello standard (SM) è la migliore teoria che abbiamo per spiegare il funzionamento su scala fine del mondo che ci circonda.

Ma sappiamo da tempo che l’SM è un trampolino di lancio per una comprensione più completa del cosmo.

Suggerimenti di comportamento inaspettato da parte di una particella subatomica chiamata quark bellezza potrebbero esporre crepe nelle basi di questa teoria vecchia di decenni.

I risultati sono emersi dai dati raccolti dai ricercatori che lavorano al Large Hadron Collider (LHC). È una macchina gigante costruita in un tunnel circolare lungo 27 km sotto il confine franco-svizzero. Frantuma insieme fasci di particelle protoniche per sondare i limiti della fisica così come la conosciamo.

Il comportamento misterioso del quark bellezza può essere il risultato di una particella subatomica non ancora scoperta che sta esercitando una forza.

Ma i fisici sottolineano che sono necessarie più analisi e dati per confermare i risultati.

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L’LHC ha scoperto una nuova particella?

Il dottor Mitesh Patel, dell’Imperial College di Londra, ha dichiarato a BBC News: “Stavamo davvero tremando quando abbiamo guardato per la prima volta i risultati, eravamo così eccitati. I nostri cuori hanno battuto un po ‘più velocemente.

“È troppo presto per dire se questa sia veramente una deviazione dal modello standard, ma le potenziali implicazioni sono tali che questi risultati sono la cosa più entusiasmante che ho fatto in 20 anni sul campo. È stato un lungo viaggio per arrivare qui . ”

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didascalia immagine L’LHC è costruito in un tunnel circolare lungo 27 km sotto il confine franco-svizzero

Ci sono elementi costitutivi del nostro mondo che sono persino più piccoli dell’atomo. Alcune di queste particelle subatomiche sono costituite da componenti ancora più piccoli, mentre altre non possono essere scomposte in nient’altro. Questi ultimi sono noti come particelle fondamentali.

Il Modello Standard descrive tutte le particelle fondamentali conosciute che compongono l’Universo e le forze con cui interagiscono.

Ma non può spiegare alcuni dei più grandi misteri della fisica moderna, come la materia oscura o la natura della gravità. I fisici sanno che alla fine deve essere sostituito da una struttura più avanzata.

Il Large Hadron Collider è stato costruito per scoprire la fisica oltre il modello standard. Quindi, se i risultati di LHCb fossero confermati, rappresenterebbero un’importante scoperta.

L’LHCb produce particelle subatomiche chiamate “quark di bellezza”, che di solito non si trovano in natura ma vengono prodotte nell’LHC. Le particelle subatomiche subiscono un processo noto come decadimento, in cui una particella si trasforma in più particelle meno massicce.

Secondo il Modello Standard, i quark di bellezza dovrebbero decadere in un numero uguale di particelle di elettroni e muoni. Invece, il processo produce più elettroni che muoni.

Una possibile spiegazione è che una particella non ancora scoperta nota come leptoquark è stata coinvolta nel processo di decadimento e ha reso più facile la produzione di elettroni.

La dott.ssa Paula Alvarez Cartelle, dell’Università di Cambridge, è stata uno dei leader scientifici dietro la scoperta. Ha commentato: “Questo nuovo risultato offre allettanti indizi sulla presenza di una nuova particella fondamentale o forza che interagisce in modo diverso con queste … particelle.

“Più dati abbiamo, più forte è diventato questo risultato. Questa misurazione è la più significativa in una serie di risultati LHCb dell’ultimo decennio che sembrano tutti allineati – e potrebbero tutti puntare verso una spiegazione comune.

“I risultati non sono cambiati, ma le loro incertezze si sono ridotte, aumentando la nostra capacità di vedere possibili differenze con il modello standard”.

Nella fisica delle particelle, il gold standard per una scoperta è un livello chiamato five-sigma, in cui c’è una probabilità su 3,5 milioni che il risultato sia un colpo di fortuna.

La misurazione da LHCb è tre sigma, il che significa che c’è circa una probabilità su 1.000 che la misurazione sia una coincidenza statistica. Quindi le persone non dovrebbero lasciarsi trasportare da questi risultati, secondo il team leader Prof Chris Parkes, dell’Università di Manchester.

“Potremmo essere sulla strada per una nuova era della fisica, ma se lo siamo, allora siamo ancora relativamente all’inizio su quella strada a questo punto. Abbiamo visto risultati di questo significato andare e venire prima, quindi dovremmo essere cauti perché oltre che eccitato “, ha detto.

Ma se confermata da ulteriori analisi e dati quando l’LHCb ripartirà il prossimo anno, potrebbe essere una delle più grandi scoperte recenti in fisica, secondo il dottor Konstantinos Petridis, dell’Università di Bristol.

“La scoperta di una nuova forza nella natura è il Santo Graal della fisica delle particelle. La nostra attuale comprensione dei costituenti dell’Universo è notevolmente ridotta: non sappiamo di cosa sia composto il 95% dell’Universo o perché ci sia un squilibrio tra materia e antimateria “.

I risultati sono stati presentati per la pubblicazione su Nature Physics.

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