Al Cern di Ginevra l’esperimento LHCb ha permesso di osservare un evento rarissimo, la cui probabilità è pari a uno su 100 milioni: si tratta del decadimento di un barione sigma-plus, una particella subatomica che si disintegra producendo un protone, un antimuone e un muone. Il risultato, che conferma la correttezza del Modello Standard, la teoria di riferimento della fisica),, è pubblicato sulla rivista Physical Review Letters con un importante contributo da parte dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.
La ricerca, infatti, è stata guidata da Francesco Dettori, professore associato di Fisica sperimentale all’Università di Cagliari e associato Infn, e Francesca Dordei, ricercatrice della sezione di Cagliari dell’Infn, in collaborazione con la sezione di Perugia dell’Infn e l’Università di Santiago de Compostela. I barioni sono le particelle che costituiscono il tipo di materia di cui è fatto l’universo visibile. Lo studio del loro decadimento è cruciale per verificare la correttezza delle previsioni del Modello Standard, che descrive le particelle conosciute e le forze che agiscono tra di esse, e l’eventuale esistenza di indizi di una ‘nuova fisica‘ che va oltre il Modello.
“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”, osserva Dettori. Le prime prove della possibile esistenza del decadimento del barione sigma-plus sono state raccolte dall’esperimento HyperCP al laboratorio FermiLab di Batavia, negli Stati Uniti, circa 20 anni fa. I risultati all’epoca sembravano indicare che il processo potesse coinvolgere fenomeni non previsti dal Modello Standard.
Questa ipotesi viene ora smentita dai dati registrati dall’esperimento LHCb tra il 2016 e il 2018, ottenuti dalla collisione di protoni nell’acceleratore Large Hadron Collider ed elaborati grazie a tecniche avanzate di machine learning. “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”.
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