Osservato al CERN un rarissimo decadimento di barione: l’Università di Cagliari tra i protagonisti
Osservato al CERN un rarissimo decadimento subatomico, conferma del Modello Standard, con guida dell’Università di Cagliari
Una scoperta che conferma il Modello Standard e spinge oltre i confini della fisica
Un fenomeno rarissimo è stato osservato all’esperimento LHCb del CERN di Ginevra: il decadimento di un barione sigma-plus in un protone, un antimuone e un muone. Un evento la cui probabilità è stimata in uno su 100 milioni. Il risultato, pubblicato sulla prestigiosa rivista Physical Review Letters, rappresenta una nuova conferma della validità del Modello Standard, la teoria fondamentale della fisica delle particelle.
Allo studio ha contribuito in modo determinante l’Italia, attraverso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), in particolare con il gruppo dell’Università di Cagliari.
L’Università di Cagliari in prima linea nella ricerca subatomica
Il team italiano che ha guidato la ricerca è composto da Francesco Dettori, professore associato di fisica sperimentale all’Università di Cagliari e associato INFN, e da Francesca Dordei, ricercatrice della sezione INFN di Cagliari. Il loro lavoro si è svolto in collaborazione con la sezione INFN di Perugia e l’Università di Santiago de Compostela.
Lo studio si concentra sul comportamento dei barioni, le particelle subatomiche che formano la materia visibile dell’universo. Analizzarne il decadimento permette di testare con estrema precisione la correttezza del Modello Standard e individuare eventuali segnali di fenomeni fisici ancora sconosciuti.
Decadimenti rari per sondare nuove frontiere della fisica
«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.
La possibilità dell’esistenza di questo decadimento era già stata ipotizzata circa vent’anni fa grazie all’esperimento HyperCP condotto al laboratorio FermiLab di Batavia, negli Stati Uniti. All’epoca, i dati lasciavano pensare che il processo potesse coinvolgere dinamiche al di fuori del Modello Standard.
I nuovi dati confermano la solidità del Modello Standard
Questa ipotesi è ora superata dai nuovi risultati ottenuti all’LHCb, dove tra il 2016 e il 2018 sono state analizzate le collisioni di protoni nel Large Hadron Collider. I dati raccolti, elaborati con tecniche avanzate di machine learning, mostrano che il decadimento del barione sigma-plus è perfettamente in linea con le previsioni del Modello Standard.
«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».
