A cura di MIUR - Direzione Generale per il coordinamento la promozione e la valorizzazione della ricerca

Viaggio al CERN con Giovanni Passaleva: 1/4. Oltre il modello standard

Viaggio al CERN con Giovanni Passaleva: 1/4. Oltre il modello standard

All’origine dell’Universo la quantità di materia doveva essere equivalente a quella di antimateria, costituita da antiparticelle con la stessa massa ma qualità opposte alle corrispettive particelle di materia. Eppure nell’Universo che conosciamo l’antimateria risulta scomparsa.

Da questo grande mistero irrisolto della fisica muove il primo estratto dell’intervista a Giovanni Passaleva, fisico dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare-INFN recentemente nominato coordinatore dell’esperimento LHCb al CERN di Ginevra.

Tra i principali obiettivi di LHCb c’è quello di svelare il mistero dell’attuale asimmetria tra materia e antimateria. Quali indizi arrivano dall’esperimento?

Uno dei principali obiettivi di LHCb è proprio quello di svelare l’asimmetria tra materia e antimateria. Si tratta di un problema importante perché, in base alla teoria cosmologica comunemente accettata per giustificare come è fatto l’Universo attuale, c’è bisogno di ricorrere a una qualche sorgente di asimmetria tra materia e antimateria, che spiega perché l’antimateria è completamente scomparsa dall’Universo. In realtà sappiamo che l’asimmetria che riusciamo a misurare nei nostri esperimenti, e in LHCb in particolare, non è tuttora sufficiente a spiegare perché nell’evoluzione del cosmo siamo arrivati allo stato di completa asimmetria tra materia e antimateria. 

Che cosa potrebbe spiegare questa asimmetria?

Ci devono essere delle sorgenti di asimmetria più grandi di quelle che riusciamo a misurare ora. L’obiettivo dell’esperimento è non solo studiare tutte le possibili sorgenti di asimmetria che più o meno ci aspettiamo, previste nel cosiddetto Modello Standard della fisica delle particelle e delle interazioni fondamentali (Il modello che spiega come interagiscono i costituenti di base della materia, governati da quattro forze fondamentali, n.d.r.), ma anche individuare altre sorgenti di asimmetria, cioè altri fenomeni, forze o particelle che possano produrre ulteriori fenomeni di asimmetria fra materia e antimateria. 

La ricerca è aperta, dunque, a fenomeni non inquadrabili all’interno del Modello Standard? 

Sicuramente. Ci devono essere sorgenti di asimmetria che esulano dal Modello Standard. Il Modello Standard prevede in effetti che materia e antimateria non siano perfettamente simmetriche. Questo fenomeno va sotto il nome di “violazione della simmetria CP”, una simmetria della natura in base alla quale particelle e antiparticelle si comportano esattamente allo stesso modo per quanto riguarda i fenomeni fisici. Sappiamo però che la forza debole viola questa simmetria e che dunque la natura è asimmetrica tra materia e antimateria. Tuttavia il Modello Standard prevede un’asimmetria troppo piccola per spiegare perché l’Universo è evoluto come lo conosciamo ora. 

Più in generale la caccia alla “nuova fisica” è uno degli obiettivi di LHC, l’acceleratore di particelle del CERN di Ginevra… 

Sicuramente LHC è alla caccia di nuovi fenomeni che vadano oltre il Modello Standard, perché ci sono tanti fenomeni che non riusciamo ancora a capire in base alle conoscenze attuali, come per esempio la materia oscura o l’energia oscura. I grandi esperimenti ATLAS e CMS, in particolare, hanno un approccio diretto a questa ricerca: sperano di vedere nella collisione tra i protoni di LHC la creazione di nuove particelle.

Qual è invece l’approccio di LHCb?

LHCb ha un approccio indiretto, che consiste nel misurare con grandissima precisione processi fisici che sono predetti teoricamente, con grande accuratezza. Se si osserva una deviazione significativa dalla previsione teorica, allora significa che c’è qualcosa di nuovo che non è stato capito. Un esempio? È come se qualcuno buttasse una pallina per terra e invece di vederla cadere sul pavimento la vedesse deviare in un’altra direzione. In quel caso direbbe “C’è qualcosa oltre la gravità che non abbiamo capito”. Il nostro rivelatore è proprio disegnato per questo tipo di approccio e, se vogliamo, la recente scoperta della nuova particella Xcc++ ( v. news su ResearchItaly, n.d.r.) è un po’ il risultato di questo approccio.

Data pubblicazione 05/09/2017
Tag Scienze fisiche e ingegneria