Una nuova e precisa misura delle propriet\u00e0 magnetiche del muone – particella elementare appartenente alla famiglia dei leptoni, molto simile all\u2019elettrone ma con una massa circa 200 volte maggiore – fornisce nuova evidenza a favore dell\u2019esistenza di fenomeni fisici non descritti dal Modello Standard, la teoria di riferimento per la spiegazione dei processi subatomici. L\u2019atteso risultato, ottenuto al temine della prima campagna di analisi dei dati acquisiti dall\u2019esperimento Muon g-2, \u00e8 stato annunciato mercoled\u00ec 7 aprile al Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) di Batavia, vicino Chicago, il centro statunitense per le ricerche in fisica delle particelle. La collaborazione internazionale responsabile di Muon g-2, composta da 200 scienziati provenienti da 35 istituzioni di 7 diversi paesi, di cui l\u2019INFN \u00e8 uno dei principali membri sin dalla sua nascita, \u00e8 riuscita a ottenere una misura dell\u2019anomalia del momento magnetico del muone con una precisione senza precedenti, confermando le discrepanze con le previsioni del Modello Standard gi\u00e0 evidenziate in un precedente esperimento condotto al Brookhaven National Laboratory e conclusosi nel 2001. Nel fondamentale apporto italiano al progetto, coordinato dall\u2019INFN, un importante ruolo ha avuto la partecipazione della Sede di Pisa dell\u2019Istituto Nazionale di Ottica del CNR.<\/p>\n
La presente misura di Muon g-2 raggiunge una significativit\u00e0 statistica di 3.3 sigma, o deviazioni standard, e la sua combinazione con il risultato dell\u2019esperimento predecessore porta la significativit\u00e0 della discrepanza a 4,2 sigma, poco meno delle 5 sigma considerate la soglia per reclamare una scoperta. Questo risultato fondamentale rappresenta un importante ed entusiasmante possibile indizio della presenza di forze o particelle ancora sconosciute, questione che da decenni alimenta discussioni tra i ricercatori.<\/p>\n
\u201cLa misura di altissima precisione che abbiamo ottenuto con il nostro esperimento era da lungo tempo aspettata da tutta la comunit\u00e0 internazionale della fisica delle particelle. In attesa dei risultati delle analisi sui vari set di dati acquisiti recentemente dall\u2019esperimento e su quelli che verranno raccolti nel prossimo futuro, ci offre gi\u00e0 un possibile spiraglio verso una nuova fisica.\u201d, afferma Graziano Venanzoni, co-portavoce dell\u2019esperimento Muon g-2 e ricercatore della Sezione INFN di Pisa,<\/p>\n
I muoni, che sono generati naturalmente nell\u2019interazione dei raggi cosmici con l\u2019atmosfera terrestre, possono essere prodotti in gran numero dall\u2019acceleratore del Fermilab e iniettati all\u2019interno dell\u2019anello di accumulazione magnetico di Muon g-2, del diametro di 15 metri, dove vengono fatti circolare migliaia di volte con velocit\u00e0 prossima a quella della luce. Come gli elettroni, anche i muoni sono dotati di spin e possiedono un momento magnetico, ovvero producono un campo magnetico del tutto analogo a quello di un ago di bussola. All\u2019interno dell\u2019anello di Muon g-2, il momento magnetico dei muoni acquista un moto di precessione attorno alla direzione del campo magnetico dell\u2019anello di accumulazione, analogo a quello di una trottola rispetto alla verticale. L\u2019esperimento misura con altissima precisione la frequenza di questo moto di precessione dei muoni. Il Modello Standard prevede che per ogni particella il valore del momento magnetico sia proporzionale a un certo numero, detto \u201cfattore giromagnetico g\u201d, e che il suo valore sia leggermente diverso da 2, da qui il nome \u201cg-2\u201d o \u201canomalia giromagnetica\u201d dato a questo tipo di misura. Il risultato di Muon g-2 dice che il valore di \u201cg-2\u201d per i muoni \u00e8 differente da quello previsto dal Modello Standard, la cui previsione si basa sul calcolo delle interazioni dei muoni con particelle \u201cvirtuali\u201d che si formano e si annichilano continuamente nel vuoto che li circonda. La discrepanza tra il risultato sperimentale ed il calcolo teorico potrebbe quindi essere dovuta a particelle ed interazioni sconosciute di cui il Modello Standard non tiene conto. Con il risultato presentato oggi, ottenuto grazie al primo set di dati raccolti da Muon g-2 (Run 1), l\u2019esperimento ha quindi compiuto un importante passo verso la conferma dell\u2019esistenza di fenomeni di nuova fisica.<\/p>\n
Per misurare con precisione il fattore giromagnetico del muone c\u2019\u00e8 bisogno di acquisire dati altrettanto precisi sulla precessione dello spin di questa particella. Il muone decade molto rapidamente producendo un neutrino, un antineutrino ed un elettrone, che viene emesso preferibilmente lungo la direzione dello spin del muone. L\u2019esperimento Muon g-2, utilizzando i 24 calorimetri di cui \u00e8 dotato, misura energia e tempo di arrivo degli elettroni di decadimento e da questi dati estrae la frequenza di precessione dello spin. La sofisticata calibrazione continua dei calorimetri \u00e8 realizzata tramite un innovativo sistema di calibrazione laser, finanziato dall’INFN, che \u00e8 stato uno degli ingredienti chiave per ottenere il risultato ad altissima precisione pubblicato su Physical Review Letters. Per la progettazione e la realizzazione di tale sistema \u00e8 stato fondamentale il contributo del CNR-INO tramite i ricercatori Carlo Ferrari, Andrea Fioretti e Carlo Gabbanini.<\/p>\n
“Possiamo essere fieri del contributo italiano a questa importante scoperta, sia nella fase di ideazione e costruzione dell’apparato, sia in quella successiva di analisi, con contributi originali anche da parte di ricercatori provenienti da settori della fisica differenti da quello delle alte energie, come i colleghi del CNR- INO\u201d afferma Marco Incagli, della sezione INFN di Pisa, responsabile nazionale di g-2. \u00a0\u201cUna partecipazione che rafforza ulteriormente la collaborazione tra l\u2019INO e l\u2019INFN\u201d sottolinea Francesco Cataliotti, Direttore dell\u2019INO, \u00a0\u201cche a Pisa ha numerosi temi di crescente interesse comune.\u201d aggiunge Leonida Gizzi, responsabile della Sede INO di Pisa.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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