Diffusi i risultati della misura del momento magnetico anomalo del muone, cui ha partecipato Alberto Lusiani, della Scuola Normale Superiore e di INFN.

Pisa, 8 aprile 2021.

Dopo tre anni di analisi dei dati raccolti nel 2018 nei laboratori del Fermilab presso Chicago, la collaborazione internazionale E989, che coinvolge circa 200 scienziati da tutto il mondo e vede l’Italia svolgere un ruolo fondamentale con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, ha reso nota una nuova misura del “momento magnetico anomalo del muone”.

Si trattava di un risultato molto atteso nel campo della fisica delle particelle. Si è cercato infatti di scoprire se una incongruenza esistente per una misura precedente, effettuata a Brookhaven negli anni dal 1997 al 2006, fosse evidenza dell’esistenza di nuove particelle o forze fondamentali della Natura ancora non conosciute. Ieri, 7 aprile, durante un seminario presso il Fermilab, è stato reso noto il risultato.

«La nuova e più precisa misura del momento magnetico anomalo del muone differisce in effetti rispetto alla predizione teorica per 3.3 deviazioni standard (o sigma), e, combinata con le misure precedenti, concluse nel 2006, corrisponde ad una deviazione complessiva di 4.2 sigma», spiega Alberto Lusiani, ricercatore della Scuola Normale Superiore e di INFN. «Nella comunità della Fisica delle Particelle – prosegue Lusiani - la deviazione osservata corrisponde ad evidenza di nuova Fisica, mentre sono necessarie 5 sigma per dichiarare la scoperta di un nuovo fenomeno».

La rivelazione del risultato è avvenuta il 25 febbraio scorso simultaneamente per tutti i collaboratori di E989, collegati da tutto il mondo ad una conferenza telematica ad opera dello stesso Lusiani, che ha avuto la responsabilità di combinare statisticamente una serie di circa 100 misure dell’esperimento, e alla fine anche una chiave di decrittazione, per ottenere la misura finale.

muoni, appartenenti alla famiglia dei Leptoni insieme agli elettroni e ai tauoni o leptoni tau, sono descritti bene, come le altre particelle elementari conosciute, dal “Modello Standard”, una teoria formulata negli anni ‘70 che ha avuto un grande numero di conferme sperimentali. Il Modello Standard predice che il muone abbia un “momento magnetico”, analogamente ad una sfera macroscopica carica ruotante su se stessa, ma un po’ più di 2 volte maggiore rispetto ad una sfera macroscopica. L’eccesso rispetto a 2 viene denominato “momento magnetico anomalo” e viene predetto dal Modello Standard con una precisione migliore di una parte per milione.

Nel 2006, grazie all’analisi di dati raccolti a partire dal 1997, una collaborazione sperimentale ha misurato a Brookhaven la stessa quantità con precisione migliore di una parte per milione, una delle misure più precise della fisica delle particelle elementari, trovando una differenza di circa 3 parti per milione (3.7 deviazioni standard) rispetto alla previsione del Modello Standard. Grazie agli acceleratori del Fermilab, gli scienziati hanno potuto ora effettuare nuove misurazioni ancora più approfondite, e definitivamente presupposto che questa incongruenza deve essere determinata dalla presenza di ulteriori particelle finora sconosciute.

Alberto Lusiani è stato allievo del corso ordinario della Scuola Normale Superiore. Attualmente ricercatore della Normale e associato all’INFN di Pisa, è un esperto di verifiche della teoria delle Particelle Elementari con misure sperimentali di precisione. Oltre ad aver partecipato e a partecipare a diverse collaborazioni internazionali tra cui ALEPH, BaBar, LHCb e E989, coordina dal 2011, nella collaborazione HFLAV (Heavy Flavour Averaging Group), il calcolo delle medie mondiali delle misure sul leptone tau e quindi della verifica dell’universalità leptonica dell’interazione debole carica e dell’unitarietà della prima riga della matrice di Cabibbo-Kobayashi-Maskawa con le misure sul leptone tau. Questa seconda verifica mostra attualmente una discrepanza non compresa rispetto al Modello Standard, che potrebbe condurre a nuove scoperte. Dal 2016 collabora anche con il Particle Data Group, che aggiorna ogni anno le conoscenze sperimentali e il confronto con le predizioni teoriche per la Fisica delle Particelle Elementari.
 

Link utili

Repubblica.it (con intervista ad Alberto Lusiani)

Corriere.it 
Askanews (che riporta il comunicato INFN)
Annuncio del Fermi Lab.

Nelle immagini qui sotto.

1) Fermilab, esperimento Muon g-2

2) Storia delle misure del momento magnetico anomalo del muone completata con la misura annunciata a FNAL il 7 aprile 2021, la nuova media mondiale FNAL + BNL e la discrepanza ora di 4.2 deviazioni standard con la predizione teorica.

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