Fisica: l’intuizione di una quinta forze diventa sempre più reale

L’allettante teoria secondo cui potrebbe esistere una quinta forza della natura ha ricevuto una spinta grazie all’oscillazione inaspettata di una particella subatomica, hanno rivelato i fisici.

Secondo l’attuale comprensione, ci sono quattro forze fondamentali in natura, tre delle quali – la forza elettromagnetica e le forze nucleari forti e deboli – sono spiegate dal modello standard della fisica delle particelle, quindi sono prevedibili sulla base di questa legge e si parla di “unificazione delle forze”.

Il modello però non spiega l’altra forza fondamentale nota, la gravità, o meglio la sua spiegazione non è completa e richiede la famosa materia oscura, che costuirebbe il 27% dell’universo.

Ora i ricercatori hanno detto che potrebbe esserci un’altra, quinta, fondamentale forza della natura, che aiuterebbe a spiegare le altre quattro.

Il dottor Mitesh Patel, dell’Imperial College di Londra, ha dichiarato: “Stiamo parlando di una quinta forza perché non possiamo necessariamente spiegare il comportamento [in questi esperimenti] con le quattro che conosciamo”.

I dati provengono da esperimenti presso la struttura dell’acceleratore di particelle statunitense del Fermilab, che ha esplorato il modo in cui le particelle subatomiche chiamate muoni – simili agli elettroni ma circa 200 volte più pesanti – si muovono in un campo magnetico.

Patel dice che i muoni si comportano un po’ come la trottola di un bambino, ruotando attorno all’asse del campo magnetico. Tuttavia, quando i muoni si muovono, oscillano. La frequenza di tale oscillazione dovrebbe essere prevista dal modello standard della fisica. Bisognerebbe essere in grado di prevederle.

Ma i risultati sperimentali del FermiLab non sembrano corrispondere a queste previsioni.

Il prof. Jon Butterworth dell’University College di Londra, che lavora all’esperimento Atlas al Large Hadron Collider (LHC) del Cern, ha dichiarato: “Le oscillazioni sono dovute al modo in cui il muone interagisce con un campo magnetico. Possono essere calcolati in modo molto preciso nel modello standard, ma tale calcolo coinvolge loop quantistici, con particelle note che compaiono in quei loop.

“Se le misurazioni non si allineano con la previsione, potrebbe essere un segno che c’è qualche particella sconosciuta che appare nei circuiti – che potrebbe, ad esempio, essere il portatore di una quinta forza”.

I risultati seguono il lavoro precedente di FermiLab che ha mostrato risultati simili. Se fossero ulteriormente confermati ci sarebbe la prova che qualcosa interagisce con queste particelle, cioè un’altra forza non prevista dal modello standard. Si tratta però di costruire un esperimento ad hoc per rilevare e misurare questa forza, e questo è il lavoro della fisica sperimentale.

Gli esperimenti al Fermilab non sono gli unici a suggerire la possibilità di una quinta forza: anche il lavoro all’LHC ha prodotto risultati allettanti, anche se con un diverso tipo di esperimento che guarda alla velocità con cui vengono prodotti muoni ed elettroni quando determinate particelle decadono .

Ma Patel, che ha lavorato agli esperimenti LHC, ha affermato che quei risultati ora sono meno coerenti. In questo caso però gli eseprimenti erano stati mirati ad altre ricerche, quindi i risultati non appaiono perfettamente coerenti con quelli del Fermilab.

Non sappiamo quindi quello che verrà scoperto, ma se lo sarà, comunque, sarò la più importante scoperta della fisica degli ultimi 100 anni,