Due scienziati molisani, il professor Giovanni M. Piacentino e il dottor Antonio Gioiosa, protagonisti di una scoperta rivoluzionaria al Fermilab di Chicago

di Vittoria Todisco

Curiosità e orgoglio sono le sensazioni fornite dal successo dello studio condotto da due ricercatori molisani: il professor Giovanni Maria Piacentino e il dottor Antonio Gioiosa tra i protagonisti di una scoperta di grande complessità tecnico-scientifica.

In questo periodo di grave e triste pandemia che crea costernazione e incertezze esistenziali e scientifiche, la notizia raggiante sommerge e sconvolge il mondo scientifico ed è destinata a rivoluzionare il mondo della fisica. La fisica è una dottrina non accessibile a tutti – e ancor meno all’autore di questo articolo – che, intervistando il professor Piacentino, cerca di rendere comunicativa questa notizia.

La teoria, finora perfettamente in linea con gli esperimenti, che spiega la struttura profonda delle particelle elementari e quindi in definitiva dei costituenti di atomi e materia, è chiamata modello standard, SM in codice. È rappresentato nel grafico sottostante.

«Sì davvero – spiega il presunto Piacentino – Esistono tre tipi di interazione tra particelle di intensità crescente e che sono rappresentate dai passaggi del grafico. Su di esse poggiano le particelle elementari sensibili solo alle forze che si trovano sui gradini sottostanti. Come mostra il grafico, i quark sono sensibili a tre interazioni, i leponi a due o in alcuni casi a uno solo. Le particelle esistono in di massa crescente ma di struttura simile e composta da elementi aventi caratteristiche simili ad eccezione della massa. Le famiglie più obese esistono se c’è molta energia a disposizione, altrimenti solo i più leggeri abitano la scena, in particolare l’elettrone, ed è proprio l’amico che lavora per noi in computer e telefoni. Portatile o più in generale trasporta la corrente elettrica . La sua copia immediatamente più grande si chiama Muone e si distingue per la sua massa 200 volte maggiore.

Questa massa lo rende instabile, infatti “decade”, cioè si trasforma in soli 2 milionesimi di secondo, in un elettrone e in una coppia di neutrini. Ciascuna di queste particelle si comporta come una trottola, vale a dire che ci appare con le proprietà di un oggetto rotante; un top in effetti.

Da una cima ricoperta di carica elettrica, ci si aspetterebbe che crei un campo magnetico e infatti il ​​muone, come l’elettrone, ne ha uno. Si dice che abbia un momento magnetico intrinseco.

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Il nuovo esperimento “g-2” al Fermilab di Chicago ha misurato il comportamento delle proprietà magnetiche di un fascio di muoni in un grande anello magnetico di 15 metri di diametro ”.

Cosa implica questa scoperta? E perché è così importante?

“Tieni presente che l’intera comunità scientifica sta aspettando questo risultato da vent’anni e perché è così importante. Il momento magnetico, come detto, dipende dal fatto che le particelle si comportino come trottole con una carica elettrica e c’è una correlazione tra l’estensione della loro proprietà di (in realtà non sappiamo se girano davvero ma è come se lo facessero) e il loro momento magnetico, il loro comportamento come minuscoli magneti. La correlazione è semplice, la proporzionalità banale e il fattore relativo è chiamato fattore giromagnetico ed è indicato dalla lettera g. Se l’elettrone e il muone, che è il suo gemello obeso, fossero isolati, il valore di g sarebbe facile da calcolare infatti Paul Dirac (il fisico e matematico britannico considerato uno dei fondatori della fisica quantistica) lo ha calcolato nel 1928 suggerendo che dovrebbe essere solo 2, un numero semplice. Tuttavia, l’elettrone e il muone non sono completamente isolati, cioè lo sono, ma il vuoto intorno a loro non è così semplice come potresti pensare. L’istante in cui vediamo l’esistenza di una particella e la sua energia non sono misure indipendenti. In poco tempo

, l’energia non è determinata e lo sappiamo con un errore

ad esempio

Colomba

è una costante universale. Ciò significa che se ci limitiamo a tempi brevissimi il vuoto può trattenere enormi quantità di energia che poi scompare per continuare ad obbedire alla formula, ma in quei tempi brevissimi l’energia può trasformarsi in una coppia di particelle – antiparticella. In questi brevi istanti, tutte le possibili particelle, particelle fantasma, sono presenti nel vuoto che circonda un muone, ma ognuna interagisce con il muone, cambiando gradualmente il suo momento magnetico ma nulla. L’esperimento del Fermilab ha stabilito con evidenza ma quasi con certezza che le particelle del modello Standard, SM, non sono sufficienti a giustificare il valore del momento magnetico del Muone. Deve esserci qualcosa che non sappiamo; qualcosa che rappresenta e richiede una rivoluzione nella concezione scientifica del micromondo. È una scoperta che probabilmente segna grandi cambiamenti nella visione del microcosmo e che influenzerà la direzione degli studi negli anni a venire ”.

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Come dicevamo, hanno partecipato alla scoperta i nostri due ricercatori molisani: il Prof. Giovanni Maria Piacentino, collaboratore scientifico de “il Quotidiano del Molise” e il dott. Antonio Gioiosa, giovane ricercatore di Isernino (appena 40 anni).) Che possiamo vedere ritratti sullo sfondo di grandi dispositivi sperimentali i cui delicati e complessi meccanismi che hanno portato a questa scoperta di grande complessità tecnica e scientifica non sono ancora stati forniti.

La grande sala esperimenti con il magnete e l’anello di contenimento dei muoni
Il professor Piacentino nella grande sala sperimentale
Il complesso sistema di controllo laser degli strumenti di misura e il lavoro di assemblaggio associato
I dati richiedono durante la notte
L’arrivo della dott.ssa Gioiosa al Fermilab
La dottoressa Gioiosa e un giovane ricercatore di Harvard
Il diario del Molise nella sala controllo del Fermilab
L’arrivo del grande magnete al Fermilab
220 Kelvin o 50 sotto zero

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