Stoccolma: alcune idee per una fisica “all’ombra del Modello Standard”

Il Modello Standard, che ad oggi è la spiegazione più completa della struttura dell’Universo, non è in grado di spiegare fenomeni come la materia oscura o l’interazione gravitazionale tra le particelle. I fisici sono quindi alla ricerca di una teoria più fondamentale – una specie di “nuova fisica” – che però non è per ora supportata da alcuna prova diretta o indiretta. Solo l’osservazione degli effetti gravitazionali della materia oscura ha permesso ai fisici di formulare ipotesi in merito. 

Ora, un team di fisici in forze all’Università Autònoma de Barcelona (UAB) coordinati da Joaquim Matias ha previsto che la nuova fisica potrebbe essere più vicina del previsto. E qui la materia oscura non c’entra nulla: sarebbero le recenti scoperte sui processi di decadimento del mesone B a rivelarlo. Rilevare queste piccole deviazioni attraverso un esperimento sarebbe la prima prova diretta dell’esistenza di questa teoria più fondamentale. Come reso pubblico alla conferenza della “European Physical Society” a Stoccolma, grazie al rivelatore Super-Kamiokande, è stato possibile osservare in modo definitivo l’oscillazione da neutrino muonico a neutrino elettronico, confermando le tesi già avanzate nel 2011. A questo si aggiunge un’altra interessante scoperta. 

Joaquim Matias e Javier Virto fotografati presso la Universitat Autònoma de Barcelona. (Credit: UAB).

Gli esperimenti CMS e LHCb del Large Hadron Collider di Ginevra hanno reso pubbliche le misure concernenti uno dei processi più rari in fisica: il decadimento del mesone Bs in due muoni. Le nuove misure sono davvero incoraggianti. Mostrano infatti che, mediamente su un miliardo di mesoni Bs, solo una manciata decade in una coppia di muoni, confermando in toto le previsioni del Modello Standard. Entrambi gli esperimenti hanno presentato risultati con un’elevata significanza statistica – più di 4 sigma per ogni esperimento. Le misurazioni hanno mostrato scostamenti rispetto alle previsioni del Modello Standard che sono stati precedentemente calcolati dai ricercatori UAB e CNRS. 

Ma qui si parla di conferme: perché i due studiosi ritengono che proprio questo processo di decadimento possa far pensare ad una fisica al di là del Modello Standard? Forse è ancora presto per dirlo, ma l’idea è quella di connettere questi processi “rari” a ciò che il Modello Standard non è in grado di spiegare. “Dobbiamo essere prudenti, perché saranno necessari ulteriori studi e misurazioni sperimentali per parlare di conferma”, spiega Joaquim Matias, “ma se confermata, questa è la prima prova diretta di Nuova Fisica, una teoria più generale dell’ attuale Modello Standard. Se l’Higgs ha completato il puzzle, questi risultati potrebbero essere il primo pezzo di un puzzle ancora più grande”. 

Non è così semplice. Per posturale una “nuova fisica” è necessario ricorrere all’introduzione di nuove particelle – Joaquim Matias propone la Zprima – ed elaborare un insieme di modelli che siano compatibili con queste previsioni ed anche con ciò che fino ad ora sappiamo. Quattro grandi rivelatori del CERN si occupano di testare il Modello Standard: ATLAS, CMS, LHCb e Alice. In particolare, LHCb è progettato per studiare il comportamento dei quark e dei cosiddetti decadimenti rari, che non sono molto frequenti ma molto significativi sul piano teorico.

Si sta dunque pavimentando una strada possibile per elaborare una nuova fisica. I risultati di oggi di LHCb e CMS permettono di operare una decisa scrematura tra i modelli teorici accettabili: questo significa che vanno scartati quelli incompatibili con le nuove misure presentate a Stoccolma. La “nuova fisica” che molti scienziati auspicano di scovare prima poi, forse, non è al di là del Modello Standard.