Fisica delle particelle: esperimento BaBar evidenzia aporie nel Modello Standard

Simulazione di un evento in un acceleratore di particelle che dovrebbe generare un bosone di Higgs Autore:Lucas Taylor Fonte Wikipedia

Le recenti analisi dei dati ottenuti dall’esperimento BaBar evidenziano possibili aporie nel Modello Standard della fisica delle particelle, il modello dominante che spiega come l’Universo funziona su scale subatomiche.

L’esperimento BaBar è una collaborazione internazionale fra oltre 550 scienziati che studiano gli effetti della violazione CP (coniugazione di carica e parità), utilizzando il rilevatore di particelle BaBar presso l’acceleratore lineare di particelle di Stanford, California.

I dati raccolti dal BaBar del laboratorio nazionale SLAC  del Dipartimento dell’Energia dimostrano che un particolare tipo di decadimento delle particelle, soprannominato “Ba D-star-tau-nu” avviene più spesso rispetto a quello che il Modello Standard permette.

Il decadimento è la trasformazione di una particella elementare o di un nucleo atomico in uno o più oggetti differenti. In questo speciale tipo di decadimento, una particella- chiamata “mesone B-bar”- decade in un mesone D, un antineutrino e un leptone tau. Finché, il livello di una certezza dell’eccesso (3.4 sigma in linguaggio statistico) non sia sufficiente per sostenere una rottura del Modello Standard, i risultati sarebbero un potenziale segno di qualcosa che non va e probabilmente potrebbero avere un impatto sulle teorie esistenti, in particolare quelle che stanno cercando di comprendere le proprietà del Bosone di Higgs.

“L’eccesso al di sopra della predizione del Modello Standard è emozionante”, ha dichiarato Michael Roney, spokesperson dell’esperimento BaBar e professore nell’Università di Victoria in Canada.”I risultati sono significativamente più sensibili degli studi precedentemente pubblicati su questi decadimenti”, ha aggiunto Roney, “ma prima di tutto possiamo affermare una vera e propria scoperta e poi gli altri esperimenti devono replicarla e escludere la possibilità che questo non sia solo un’improbabile fluttuazione statistica.”

L’esperimento BaBar che ha raccolto i dati sulle collisioni tra le particelle dal 1999 al 2008, è stato progettato per scoprire i vari misteri della fisica delle particelle, per esempio, perché l’Universo contiene la materia, ma senza antimateria. I dati di questa collaborazione hanno aiutato a confermare una teoria di materia-antimateria per cui due ricercatori hanno vinto il premio Nobel per la fisica nel 2008.

Gli scienziati continuano ad applicare i dati del BaBar per risolvere le diverse questioni nella fisica delle particelle. Questi dati, ad esempio, pongono  nuove domande sul Bosone di Higgs che risultano dal meccanismo già ipotizzato che potrebbe dare alle particelle elementari la loro massa.

Secondo le ipotesi il Bosone di Higgs dovrebbe interagire più fortemente con le particelle pesanti- come mesoni B, mesoni B e leptoni tau nello studio del BaBar- rispetto a quelle più leggere, ma l’ Higgs proposto dal Modello Standard non potrebbe essere coinvolto in questo decadimento.

Secondo i fisici, se i decadimenti in eccesso indicati saranno confermati, sarà interessante capire quali sono le loro cause.

Il risultato di questa ricerca è stato presentato al Flavor Physics and Charge-Parity Violation Conference a Hefei, in Cina e sarà pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.  Attualmente la sua versione pre-print è disponibile sul sito arXiv.