Scienziati vicini a scoprire la “Quinta Forza” della Natura

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di Francesco Scorrano

Un gruppo di ricercatori internazionali è sull’orlo di rivelare la presunta “Quinta Forza” della natura, una entità finora sconosciuta capace di sovvertire i principi del Modello Standard e ridefinire le regole della Fisica. Questo sviluppo potrebbe costituire una rivoluzione, rappresentando la scoperta più significativa nel suo campo nel corso dell’ultimo secolo, o forse anche di sempre in ambito scientifico. Questo perché il Modello Standard è il quadro che spiega in maniera impeccabile il comportamento delle particelle subatomiche che costituiscono l’intero Universo, dalla tecnologia che stai utilizzando per leggere questo articolo alle stelle che punteggiano il cielo notturno. Tutto ciò che comprendiamo è strutturato sulle basi di questo modello. Secondo questa teoria, le particelle interagiscono attraverso quattro forze fondamentali, dette anche interazioni: l’interazione elettromagnetica, l’interazione gravitazionale, l’interazione nucleare debole e l’interazione nucleare forte.

Da oltre cinquant’anni, gli scienziati hanno messo alla prova le fondamenta del Modello Standard, alla ricerca di eventuali falle o di particelle e interazioni che si comportino in modo divergente rispetto alle previsioni di questa teoria. Finora, però, non sono riusciti a identificare nulla che contraddica le leggi della Fisica. Tuttavia, nel 2021 si è verificato un cambiamento significativo: un gruppo di ricercatori internazionali guidato dagli scienziati del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), un centro di ricerca situato nei pressi di Chicago, ha rilevato un comportamento irregolare nei muoni. I muoni sono particelle elementari con carica elettrica negativa e una massa più di 200 volte superiore a quella degli elettroni. Si formano, ad esempio, quando i raggi cosmici interagiscono con l’atmosfera terrestre. Gli scienziati del Fermilab li fanno passare attraverso un acceleratore di particelle di circa quindici metri di diametro a velocità prossime a quella della luce, osservando il loro comportamento durante migliaia di orbite.

Nel corso dell’esperimento del 2021, hanno notato che questi muoni mostrano un’oscillazione insolita, presentando una caratteristica che potrebbe non essere spiegata dalle quattro forze fondamentali dell’Universo. Secondo gli studiosi, il momento magnetico dei muoni sembrerebbe essere influenzato da una “forza oscura”, che rappresenterebbe la presunta quinta forza della natura. Questi risultati sono stati recentemente replicati, migliorando la precisione del risultato precedente di un fattore 2. Questo è stato reso noto tramite un comunicato stampa del Fermilab, che fa parte del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.

La rimozione delle incertezze da questi risultati rappresenta la chiave per dimostrare l’effettiva presenza di una quinta forza nell’Universo, che vada oltre le forze già conosciute. Per comprendere meglio ciò che è stato fatto, è utile considerare che i muoni, come gli elettroni, possiedono un “minuscolo magnete interno che, in presenza di un campo magnetico, precesse o oscilla come l’asse di una trottola”, spiegano gli esperti. “La velocità di questa precessione in un dato campo magnetico dipende dal momento magnetico del muone, di solito indicato con la lettera g; in termini basilari, la teoria prevede che g sia uguale a 2. La deviazione di g-2 può essere attribuita alle interazioni del muone con le particelle all’interno di una schiuma quantistica che lo circonda”, spiegano gli scienziati. “Queste particelle compaiono e scompaiono intermittenti e, come ‘compagni di danza’ subatomici, afferrano la ‘mano’ del muone e alterano il modo in cui il muone interagisce con il campo magnetico. Il Modello Standard include tutte le particelle note dei ‘compagni di danza’ e prevede come la schiuma quantica g cambia. Tuttavia, potrebbe esserci di più. I fisici sono entusiasti della possibile esistenza di particelle ancora non scoperte che contribuiscono al valore di g-2 e potrebbero aprire la strada all’esplorazione di nuove frontiere della Fisica”, concludono gli esperti del Fermilab.

Comunicato Stampa Fermilab: https://news.fnal.gov/2023/08/muon-g-2-doubles-down-with-latest-measurement/

La registrazione del seminario scientifico: https://vms.fnal.gov/asset/detail?recid=1968721

Attraverso i test più recenti condotti nell’esperimento Muon g-2, gli scienziati hanno stabilito che il valore di g-2 è 0.00233184110 +/- 0.00000000043 (stat.) +/- 0.00000000019 (syst.). Sebbene questi numeri possano sembrare complessi per la maggior parte delle persone, per i fisici hanno una profonda rilevanza. Questi risultati ci avvicinano alla possibile scoperta di una nuova interazione fondamentale nella Fisica e all’individuazione di nuove particelle subatomiche, rispetto ai dati del 2021. Gli esperti ritengono che i prossimi risultati, ottenuti attraverso ulteriori sperimentazioni, saranno decisivi per chiarire questa questione.

Il professor Graziano Venanzoni dell’Università di Liverpool, tra i principali autori dello studio, ha spiegato che potrebbe esistere una “quinta forza”, un fenomeno diverso da ciò che conosciamo attualmente. Questa nuova forza, se dimostrata, potrebbe offrire nuove prospettive sull’Universo, portando a una comprensione più approfondita. La scoperta potrebbe persino gettare luce sul mistero dell’energia oscura che pervade il cosmo e spiegare perché le galassie continuano ad accelerare dopo il Big Bang, oppure perché ruotano più velocemente di quanto previsto dalla materia conosciuta.

I dettagli di questa ricerca, intitolata “Misura del Momento Magnetico Anomalo Positivo del Muone a 0,20 ppm”, sono stati pubblicati sulla rinomata rivista scientifica Physical Review Letters.

Image by ricerca Measurement of the Positive Muon Anomalous Magnetic Moment to 0.20 ppm

Risultati ricerca: https://muon-g-2.fnal.gov/result2023.pdf