Un segnale in gestazione da 40 anni
I fisici dell'esperimento LHCb del CERN hanno riportato la prima prova di un decadimento che secondo la teoria avviene circa una volta ogni 10 miliardi di particelle beauty. Il risultato, ottenuto dal rivelatore aggiornato del Large Hadron Collider, arriva dopo una ricerca iniziata più di quattro decenni fa.
Il processo è noto come Bd to mu mu: una particella neutra contenente un quark beauty decade in due muoni, parenti più pesanti dell'elettrone. La misurazione ha raggiunto una significatività statistica di 3,2 sigma, sufficiente per parlare di prova ma inferiore ai cinque sigma che la fisica delle particelle richiede per una scoperta.
Perché i decadimenti rari contano
I quark beauty sono prodotti in grandi quantità nelle collisioni e durano circa 1,5 trilionesimi di secondo. Quanto più raro è un decadimento, tanto più può essere sensibile a particelle troppo pesanti per essere prodotte direttamente nell'acceleratore, perché quelle particelle possono modificare la frequenza con cui il decadimento avviene.
Il tasso misurato concorda con il Modello Standard, l'attuale descrizione delle particelle fondamentali. Questa concordanza è utile di per sé: riduce lo spazio disponibile per fisica sconosciuta in questo canale e offre ai teorici un riferimento più preciso per i dati futuri.
Esplorare lo zeptoverso
L'LHCb aggiornato, un progetto di 15 anni che coinvolge circa 1.900 ricercatori, può raccogliere dati fino a cinque volte più velocemente di prima. Un rivelatore a pixel di silicio di costruzione britannica chiamato Vertex Locator si trova a cinque millimetri dal fascio e individua con precisione dove le particelle sono prodotte e dove decadono.
Chris Parkes dell'Università di Manchester, che ha guidato la collaborazione attraverso l'aggiornamento, ha paragonato le probabilità a trovare un incontro perfetto al primo appuntamento tra tutte le persone sulla Terra. Conor Fitzpatrick, vice coordinatore della fisica, ha definito il decadimento un canale d'oro per individuare nuova fisica.
La collaborazione prevede un set di dati molto più ampio entro i primi anni 2030, e un ulteriore aggiornamento potrebbe aumentare di dieci volte i tassi di raccolta. Ciò spingerebbe le misurazioni verso lo zeptometro, un miliardesimo di trilionesimo di metro, dove i fisici sperano di trovare particelle e forze che il Modello Standard non descrive.