Fisica, crepe nel modello standard? Aspettiamo una descrizione più elegante

‘Nature’, pregiata e prestigiosa rivista scientifica, pubblica il 3 settembre 2015 un articolo dal titolo intrigante: “Lhc signal hints at cracks in physics’ standard model”, cioè: “Segnali raccolti dal Large Hadron Collider suggeriscono possibili crepe nel modello standard della fisica”.

Titolo quasi innocente dietro al quale si può celare la prossima rivoluzione della fisica.

Accade che l’analisi dei dati sperimentali raccolti nella campagna sperimentale 2011-2012 al Cern di Ginevra suggerisce che le particelle chiamate B-mesons, secondo un particolare processo di decadimento, creano più particelle tau che muoni. Per chi non lo sapesse, Tau e Muoni sono i cugini obesi, nel senso di più pesanti, degli elettroni. Il modello standard, teoria fisica che descrive tre delle quattro forze fondamentali note (interazione forte o forza nucleare, elettromagnetica e debole, chiamata anche forza nucleare debole) dice però che una volta che si tenga conto delle differenze di massa delle particelle, dovrebbero essere in numero uguale. Qualcosa non torna. Forse. Forse perché la discrepanza nel rateo di decadimento è piccola, i dati raccolti sono pochi. Non può essere considerata una scoperta perché l’anomalia potrebbe essere una fluttuazione statistica che evapora una volta che si raccolga una quantità di dati più consistente. I fisici delle particelle per annunciare una scoperta devono superare una variazione statistica, chiamata deviazione standard, pari a 5 sigma.”Cinque sigma” corrisponde alla probabilità, di 3×10 elevato alla -7, pari circa a uno su 3,5 milioni. Questa non è la probabilità che il fenomeno esiste o non esiste, ma la probabilità di raccogliere, in modo del tutto casuale, dati sperimentali che ne giustificano l’esistenza. Nel caso in esame il valore di sigma raggiunto è pari a 2,1. Troppo poco.

Eppure i fisici sono comunque eccitati, non solo quelli che si occupano delle alte energie perché la stesa anomalia è stata vista dal “BaBar” e da “Belle”. Il primo è un esperimento condotto allo Slac National Accelerator Laboratory a Menlo Park, California, Usa; il secondo è stato fatto a Tsukuba, in Giappone, presso il Kek, l’ente nazionale giapponese per la ricerca con acceleratori ad alta energia.

Se un esperimento presenta una differenza pari a 2 sigma in un singolo esperimento, nulla si può dire. Però se si fanno tre esperimenti diversi, in tre luoghi diversi e ognuno presenta una deviazione standard di 2 sigma allora la cosa diventa intrigante. Molto intrigante anche perché la probabilità composta, è pari al prodotto delle singole probabilità…

L’anno scorso, sempre a Ginevra, si è visto che un altro tipo di mesone beta che decade di preferenza in elettroni invece di muoni, presenta delle anomalie con un sigma pari a 2,6. Se il risultato di questi esperimenti dovesse essere confermato statisticamente, è necessaria una nuova fisica. Il modello standard non basta più. Sebbene sono più di quarant’anni che regge all’urto delle prove sperimentali, non è in grado di rendere conto di fenomeni quali la gravità e la materia oscura. Gli esperimenti di cui sopra possono essere il colpo fatale.

Il modello standard non è ’sbagliato’, solo approssimato. Molti pensano che sotto di esso ci sia una descrizione più completa ed elegante. Da trovare.

Che la Fisica sia con noi.