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Fisica e Modello Standard | Raro decadimento osservato da NA62 al Cern. Il contributo Unife

31/07/2020

Scienza, cultura e ricerca

Fisica e Modello Standard | Raro decadimento osservato da NA62 al Cern. Il contributo Unife
Una vista generale dell'esperimento NA62 al CERN di Ginevra

Un altro fondamentale obiettivo per mettere alla prova il Modello Standard, la teoria che a oggi meglio descrive le particelle elementari che compongono l'universo e le loro interazioni, è stato centrato dal CERN di Ginevra.

La nuova prova viene dall'esperimento NA62, che ne ha dato notizia al congresso International Conference on High Energy Physics 2020 (ICHEP 2020) a Praga lo scorso 28 luglio. Al risultato, cercato e atteso da molti anni, ha preso parte anche la sezione INFN di Ferrara con il team coordinato dal Professor Ferruccio Petrucci, del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra di Unife, che ci aiuta a capire la nuova scoperta.

Che cosa è stato annunciato a Praga?

Abbiamo registrato 17 eventi in cui è possibile individuare un processo rarissimo di decadimento di particelle. Si tratta della misura del decadimento del mesone K carico positivamente in un mesone pi greco e in una coppia neutrino-antineutrino.

Ci può spiegare la particolarità di questo processo?

Neutrini e antineutrini non lasciano traccia nei rivelatori: questo rende molto difficile alla strumentazione identificare questi decadimenti, che per giunta sono piuttosto rari: il Modello Standard ne prevede 8 ogni 100 miliardi! Proprio la rarità di questi decadimenti che li qualifica come ottimi test per la teoria.

Come ci siete riusciti?

Abbiamo progettato un esperimento in grado di raccogliere e ricostruire 2 miliardi di miliardi di decadimenti, scegliendo quelli con le caratteristiche giuste e soprattutto eliminando i tanti eventi di fondo.

I vostri risultati cosa aggiungono alla comprensione del Modello?

Il Modello Standard risulta ancora vincente: i 17 eventi trovati si traducono in una probabilità compatibile con le previsioni.

Come è nata la partecipazione del team da lei diretto?

Questo esperimento, che coinvolge circa 200 fisici da Europa, Stati Uniti, Canada, Messico e Russia, nacque con la poco rassicurante fama di voler vedere l'invisibile: riuscire a identificare decadimenti in cui solo uno, dei tre prodotti, può essere visto significa puntare su una scommessa difficile. Proprio qui interviene il rivelatore cui ha lavorato Ferrara: occorreva sapere tutto anche della traccia del mesone K prima del decadimento, quindi avere un rivelatore preciso del fascio di K in ingresso.

Come funziona questo strumento?

E' un rivelatore di silicio di piccole dimensioni, 7 x 10 cm, ma riesce, con i suoi 18000 canali a misurare posizione e tempo, senza bloccarsi per l'enorme flusso di particelle che lo attraversa. Preciso: abbiamo una misura dell'istante in cui il mesone passa con la incertezza di 0.2 miliardesimi di secondo. Gli abbiamo anche dato un nome, Gigatracker, perché riceve circa 1 miliardo (1 giga!) di particelle al secondo. Tutta l'elettronica di lettura di questo rivelatore è stata costruita a Ferrara, e da Ferrara viene mantenuta efficiente  e pronta per le prossime sessioni di presa dati.

Una vista della mainboard progettata e costruita Ferrara per il Gigatracker

Una vista della mainboard progettata e costruita Ferrara per il Gigatracker

Il gruppo Unife

I fisici e i tecnologi che a Ferrara contribuiscono all'esperimento NA62:

Ferruccio Petrucci, responsabile; Alberto Gianoli, vice; Angelo Cotta Ramusino; Pietro Dalpiaz; Massimiliano Fiorini; Ilaria Neri; Alan Norton; Heinrich Wahl

e i tecnici elettronici:

Stefano Chiozzi, Roberto Malaguti

Per approfondire (da sito INFN)