La strega di Halloween al CERN

Anche il CERN ha avuto un Halloween movimentato a causa della presenza di una vecchia strega che …. si diverte a giocare con ioni pesanti!

WITCH (Weak Interaction Trap for Charged Particles) è un esperimento che fa capo alla collaborazione ISOLDE (Isotope mass Separator On-Line facility) del CERN e che si occupa di testare l’interazione debole, una delle quattro interazioni fondamentali descritte dal Modello Standard delle particelle elementari (MS).

L’esperimento WITCH. Credit: Samuel Morier-Genoud/CERN.

WITCH può misurare l’energia di rimbalzo di uno ione, rimbalzo conseguente all’emissione di particelle – in questo caso un positrone e un neutrino elettronico – in seguito al decadimento beta.

Cosa significa che un nucleo“decade”? Ogni atomo è formato da un nucleo comprendente protoni e neutroni e da elettroni che vi ruotano intorno. I protoni e gli elettroni possiedono carica elettrica (positiva i primi e negativa i secondi). I neutroni invece sono privi di carica.

Dal momento che in natura non tutti i nuclei sono stabili, quelli meno “fortunati” che si trovano ad essere instabili sono anche destinati a decadere in un altro nucleo con minore massa mediante l’emissione di una radiazione. La radioattività o decadimento radioattivo è, dunque, un insieme di processi tramite i quali alcuni nuclei atomici instabili (nuclidi) emettono particelle subatomiche per raggiungere uno stato più stabile.

In generale, quando un atomo (o un gruppo di atomi legati tra loro) cede o acquista uno o più elettroni si trasforma in uno ione. I ricercatori di WITCH studiano questo processo. Più in dettaglio, stanno misurando le proprietà di alcuni ioni con la speranza di registrare eventuali “deviazioni” che potrebbero indicare l’esistenza di nuove particelle. Ad oggi sono in fase di analisi i dati raccolti negli ultimi cinque anni: questo implica che presto avremo qualche novità in merito alla completezza del Modello Standard.

Per ora non è stato registrato nessun segno di deviazione. ISOLDE produce una serie di fasci di ioni radioattivi utili per molti esperimenti in vari campi della fisica atomica e nucleare, fisica dello stato solido, scienza dei materiali e scienze della vita. Si tratta di una fonte di informazioni unica in quanto le basse energie consentono di studiare le caratteristiche dei più rari nuclei atomici.

Credit: Nathal Severijns/WITCH.

Nell’immagine che vedete sopra la coda della strega è delimitata da due frecce che indicano le particelle in cui lo ione radioattivo è decaduto (come abbiamo detto, positrone e neutrino). È certamente troppo presto per parlare di una nuova fisica a partire dal Modello Standard, ma è significativo che una delle più importanti collaborazioni internazionali al CERN ci stia lavorando.

Ulteriori informazioni: home.cern/about/experiments/isolde