Qual’è la quinta forza della Natura? Svelando il mistero

Il Fermilab (anche noto come FNAL, acronimo di Fermi National Accelerator Laboratory), ha annunciato giovedì che sono sempre più vicini a scoprire l’esistenza di una nuova forza della natura, dopo aver trovato ulteriori prove di una particella subatomica che si comporta in modo diverso da quanto suggerito dalla teoria della fisica moderna.

Le forze fondamentali nella natura

Attualmente si sa che ci sono 4 forze fondamentali nella natura: la forza gravitazionale, elettromagnetica, nucleare forte e debole. Le ultime tre forze sono spiegate dal modello standard della fisica delle particelle. Tuttavia, i ricercatori suggeriscono che potrebbe esserci un’altra quinta forza fondamentale, che potrebbe agire su delle sottoparticelle conosciute come muoni, che sono simili agli elettroni ma con la particolarità di essere 200 volte più pesanti.

I muoni e la loro origine

I muoni si originano dalle particelle dell’atmosfera che collidono con i raggi cosmici, come protoni ad alta energia o nuclei atomici. Tuttavia, sono molto instabili e esistono solo per 2,2 microsecondi prima di decadere in altre particelle (elettrone e due tipi di neutrini). È anche noto che i muoni agiscono come magneti e oscillano come una trottola in presenza di un campo magnetico.

Lo studio dei muoni nei campi magnetici

Gli scienziati hanno studiato il movimento di precessione (“oscillazione“) dei muoni nei campi magnetici per anni. La velocità dell’oscillazione di questa particella, nota come “momento magnetico“, è determinata da un magnete e viene descritta da un numero che i fisici chiamano forza G. Il modello standard prevede che il ‘momento magnetico’ di un muone debba essere uguale a 2.

L’esperimento Muon g-2

Per misurare il fattore G, è stato generato un fascio di muoni e diretto verso un magnete a forma di ciambella con un diametro di 15 metri. Mentre i muoni si muovevano intorno all’anello, i rivelatori lungo il suo bordo registravano quanto si stavano sbilanciando.

Più vicini alla scoperta dell’esistenza del muone

Le ultime misurazioni ottenute dall’esperimento Muon g-2, condotto presso le strutture del Fermilab del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, hanno rivelato che il ‘momento magnetico’ di questa sottoparticella è più forte di circa 0,20 parti per milione, quindi i fisici ritengono di essere un passo significativo verso il loro obiettivo finale.

Secondo l’Università di Washington, questa nuova misurazione è due volte più precisa della precedente, pubblicata dallo stesso team di ricercatori due anni fa. In quell’occasione, l’esperimento aveva un errore totale di 0,7 parti per milione.

“Questa misurazione è un incredibile risultato sperimentale”, ha dichiarato il portavoce del progetto Muon g-2, Peter Winter, sottolineando che cercare di “ridurre l’incertezza sistematica a questo livello è un grande problema”, precisando che non si aspettavano di raggiungere questo obiettivo “così presto”.

Nel aprile 2021, è stata avanzata l’idea di utilizzare simulazioni al computer per calcolare il fattore G, affermando che confrontando questi risultati con il valore sperimentale più recente, le differenze tra di essi scomparirebbero.