CERN: Gli scienziati cercano una misteriosa particella fantasma

  • Di Ballab Ghosh
  • Reporter scientifico

fonte dell'immagine, Victor D Schwanberg/Biblioteca scientifica

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Opera d'arte: le particelle fantasma al momento non sono rilevabili

Alcuni fisici sospettano da tempo che le misteriose particelle “fantasma” nel mondo che ci circonda potrebbero migliorare notevolmente la nostra comprensione della vera natura dell’universo.

Ora gli scienziati pensano di aver trovato un modo per dimostrare se esistono o meno.

Il centro europeo per la ricerca sulle particelle, il CERN, ha approvato un esperimento progettato per trovarne prove.

Il nuovo strumento sarà mille volte più sensibile a tali particelle rispetto ai dispositivi precedenti.

Schiaccia le particelle contro superfici dure per rilevarle l'una contro l'altra, proprio come lo strumento principale del Cern, il Large Hadron Collider (LHC).

Cosa sono queste particelle fantasma e perché è necessario un nuovo approccio per rilevarle?

L’attuale teoria della fisica delle particelle è chiamata Modello Standard.

Tutto nell’universo è costituito da una famiglia di 17 particelle – quelle ben note come l’elettrone e il bosone di Higgs – così come il quark meno conosciuto ma dal nome meraviglioso, il neutrino tau e il gluone.

Le particelle grandi, ma ancora incredibilmente piccole, che compongono il mondo che ci circonda, così come le stelle e le galassie che vediamo nello spazio, sono tutte coinvolte nelle forze della natura.

Ma c’è un problema: gli astronomi hanno osservato cose nel cielo – il modo in cui si muovono le galassie, per esempio – che suggeriscono fortemente che tutto ciò che possiamo osservare è solo circa il 5% dell’universo.

Alcuni, o anche il resto dell'universo, sono costituiti da particelle “fantasma” o “nascoste”. Dovrebbero essere doppelganger fantasma delle 17 particelle del Modello Standard.

Se esistono, sono molto difficili da individuare perché raramente interagiscono con il mondo come lo conosciamo. Come i fantasmi, attraversano ogni cosa e non possono essere individuati da nessun dispositivo terreno.

Ma la teoria è che le particelle fantasma decadono in particelle del modello standard e queste possono essere rilevate dai rilevatori.

Invece di far collidere le particelle insieme, come fanno la maggior parte degli esperimenti attuali, il Search for Hidden Particles (SHiP) le scompone in un oggetto più grande. Ciò significa che tutte le particelle vengono suddivise in pezzi più piccoli, anziché in alcune. Il diagramma seguente mostra perché questo approccio basato sull'”obiettivo fisso” è così efficace.

L'esperimento “segna una nuova era nella ricerca di particelle nascoste”, ha affermato il professor Andrey Koludwin dell'Imperial College di Londra, co-direttore del progetto.

“SHiP ha l'opportunità unica di risolvere molti importanti problemi della fisica delle particelle e noi abbiamo l'opportunità di scoprire particelle mai viste prima”, ha affermato.

La caccia alle particelle fantasma richiede attrezzature appositamente adattate.

Gli esperimenti ordinari, utilizzando il Large Hadron Collider, ad esempio, possono rilevare nuove particelle entro un metro di collisione. Ma le particelle fantasma viaggiano per decine o addirittura centinaia di metri in modo invisibile prima di disintegrarsi e rivelarsi. Quindi i rilevatori di SHiP sono posizionati molto distanti.

“Siamo esploratori”

Il professor Mitesh Patel dell'Imperial College ha descritto il nuovo approccio come “brillante”.

“Ciò che mi affascina davvero dell'esperimento è che queste particelle sono proprio sotto il nostro naso, ma non siamo mai stati in grado di vederle a causa del modo in cui interagiscono o del modo in cui non interagiscono.

“Siamo esploratori e crediamo di poter trovare qualcosa di interessante in questo nuovo terreno. Quindi, diamo un'occhiata.”

Secondo la dottoressa Claudia Ahtida, fisica del Cern, la nave sarà costruita all'interno delle strutture esistenti al Cern.

“Utilizzeremo la grotta, le infrastrutture e le aree esistenti e cercheremo di riutilizzarle il più possibile, e ciò che abbiamo ci aiuterà a cercare questo settore nascosto, che non è mai stato visto prima”, ha detto.

SHiP funzionerà insieme a tutti gli altri esperimenti del Cern, il più grande dei quali è il Large Hadron Collider, che ha cercato il 95% dell'universo scomparso da quando è stato completato nel 2008, per un costo di 3,75 miliardi di sterline. Finora non è stata trovata alcuna particella modello inferiore alla media, quindi si prevede di costruire una macchina tre volte più grande e più potente.

Il costo iniziale del futuro conflitto circolare è stimato a 12 miliardi di sterline. La data di lancio prevista sarà verso la metà degli anni '40, anche se non avrà la sua nuova capacità di caccia alle particelle fino agli anni '70.

Al contrario, l’esperimento SHiP dovrebbe iniziare la ricerca di nuove particelle nel 2030 e sarà cento volte più economico con un costo di circa 100 milioni di sterline. Ma i ricercatori affermano che sono necessari tutti gli approcci per esplorare tutte le possibili opzioni per trovare le particelle che, secondo loro, potrebbero portare alle più grandi scoperte di tutti i tempi nella fisica.

Ballab Ghosh e Kate Stephens entrano nel più grande acceleratore di particelle del mondo per scoprire perché gli scienziati vogliono un acceleratore di particelle ancora più grande.

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