Cosa significano le recenti anomalie riscontrate da LHC?
L'intervista a Pierluigi Campana, Direttore dei Laboratori Nazionali INFN di Frascati
SCOPERTE – Individuare le anomalie rispetto a un modello, in fisica, è qualcosa di eccitante perché può significare che c’è un nuovo giacimento di risorse in cui si può scavare. Al Cern, nei mesi scorsi l’esperimento LHC ha iniziato una nuova raccolta dati a più alta energia, che ha permesso ai fisici di osservare qualche interessante anomalia, principalmente rivelata da LHCb, ma accompagnata da ulteriori tracce in ATLAS e CMS.
Discrepanze che suggeriscono per i mesoni B – i mesoni sono particelle subatomiche instabili composte da un quark e un antiquark, tenuti insieme dall’interazione forte – una “preferenza” durante il processo di decadimento. In particolare questi mesoni preferirebbero decadere in un certo tipo di leptone piuttosto che in un altro. Il condizionale è d’obbligo però: queste prime osservazioni andranno poi verificate ampiamente a livello statistico, e per fare questo ci potrebbe volere molto tempo. Ne abbiamo parlato con Pierluigi Campana, Direttore dei Laboratori Nazionali INFN di Frascati, che per 3 anni ha guidato l’esperimento LHCb.
“La prima cosa da dire è che non abbiamo ancora scoperto nulla: si tratta di osservazioni che potrebbero rivelarsi molto promettenti perché se confermate porterebbero noi fisici a riconsiderare completamente alcuni elementi del Modello Standard, a partire proprio dal comportamento dei mesoni B, che non dovrebbero, secondo le previsioni, decadere indifferentemente in un tipo di leptone piuttosto che in un altro. Le anomalie invece mostrano che avviene proprio questo, segno che forse vi è una ragione precisa secondo la quale questo accade, oggi non comprensibile con il Modello Standard.
Facciamo un passo indietro. I leptoni (come elettroni e neutrini) e i quark sono particelle subatomiche, i “mattoncini” che compongono la materia. I quark, legati insieme da particelle chiamate gluoni, si aggregano in composti detti appunto adroni, che a loro volta possono essere barioni, particelle piuttosto grosse perché composte da 3 quark come per esempio protoni e neutroni, o mesoni, di massa più piccola perché composti da un quark e un antiquark. Di barioni e mesoni ve ne sono moltissimi, e in particolare quello per il quale LHCb è specializzato (“b” sta per “beauty”, come il quark da cui prende il nome), è misurarne i decadimenti. L’obiettivo finale di LHCb è individuare l’eventuale presenza di fenomeni inaspettati in questi decadimenti, al cui sviluppo teorico ha contribuito in misura determinante il fisico italiano Nicola Cabibbo e che ha fruttato il Nobel 2008 per M. Kobayashi e T. Maskawa.
I dati in possesso di LHCb sembrerebbero proprio indicare fenomeni cha andrebbero al di là del Modello Standard. “Non dobbiamo dimenticare – prosegue Campana – che un modello è solo un’approssimazione della realtà e per questo durante la ricerca è possibile trovare qualcosa di imprevisto in ogni angolo. Ovviamente non è escluso che possa trattarsi di scoperte che rivoluzionerebbero la teoria: questo è il bello della scienza. Queste anomalie potrebbero testimoniare la presenza di una nuova particella più pesante (un nuovo Higgs?) o di una categoria di oggetti non noti oggi. Ma sono solo congetture: dobbiamo rimanere con i piedi per terra e procedere con le analisi dei dati, che sono moltissimi.”
I dati a cui si fa riferimento sono relativamente “vecchi”: provengono infatti dalla prima presa dati di LHCb, avvenuta fra il 2011 e il 2012, a energie dunque più basse rispetto a quelle attuali. In questo senso la seconda campagna di presa dati, lanciata nella primavera del 2015 che ha portato LHC a un’energia di 13 TeV, potrà fornire risposte più appropriate circa il significato di queste anomalie. “Energie maggiori e piu’ alta statistica permettono di capire meglio come stanno le cose – conclude Campana – e, come in una partita a poker, ad un certo punto chiediamo di vedere le carte. Siamo però appena all’inizio: bisognerà comunque attendere la fine della seconda presa dati prevista per il 2018, per avere conferme sul comportamento anomalo di questi mesoni B.”
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