Fisica, entusiasmo per il muone e dubbi sulla “risposta inaspettata” all’esperimento – Corriere.it

C’è qualcosa di curioso nei grandi esperimenti e osservazioni degli ultimi decenni in fisica fondamentale: buchi neri, onde gravitazionali, Particelle di Higgs, groviglio quantistico …

Hanno vinto premi Nobel, hanno fatto notizia, hanno reso orgogliosa e felice la comunità scientifica, ma non ci hanno insegnato nulla di veramente nuovo. Hanno confermato quello che ci aspettavamo. Tutti questi fenomeni erano nei libri di testo universitari che ho studiato all’Università di Bologna quasi mezzo secolo fa. La loro esistenza è stata predetta dalle nostre migliori teorie.

Non intendo sminuire l’importanza di queste conclusioni. Piuttosto. Sono stati osservati fenomeni sorprendenti, ed è ancora più sorprendente che siano stati compresi prima ancora di vederli. Poterli osservare è stata una celebrazione del potere che ha il pensiero scientifico di vedere lontano. Ma una voce malvagia avrebbe potuto sussurrare ad ogni passo: qual è la sorpresa? Ce lo aspettavamo. La fisica sperimentale di base è stata a lungo piuttosto conservatrice in questo senso. Ha solo confermato e riconfermato le strane previsioni delle migliori teorie del secolo scorso.

La scorsa settimana il laboratorio Fermilab negli Stati Uniti ha annunciato una nuova misurazione del momento magnetico del muone, una delle particelle elementari, un fratello più pesante dell’elettrone.

Questo risultato è di natura diversa da quelli sopra menzionati. Il valore misurato sembra non essere d’accordo con il valore previsto dalla teoria. Questa è un’osservazione che non conferma le nostre teorie consolidate. Sembra contraddirli. I fisici desiderano ardentemente tali risultati.

Per imparare qualcosa di nuovo sulle leggi elementari della natura, dobbiamo osservare fenomeni che sfuggono a teorie consolidate: la meccanica quantistica, il modello standard della fisica delle particelle e la relatività generale. Ci sono ragioni per aspettarsi che questa non sia la storia completa. I fisici teorici quindi passano il loro tempo cercando di indovinare cosa può accadere al di là di queste teorie, e gli sperimentatori aspirano a trovare qualcosa che non è previsto da queste teorie.
La natura era conservatrice, ma ai fisici piace pensare a se stessi come ai radicali. Vogliono entrare nei panni di Rutherford e Wu, Einstein e Heisenberg, gli sperimentatori e teorici che hanno scoperto nuovi livelli di realtà. Ecco perché a ogni accenno di imprevisto, i fisici saltano in piedi eccitati, sperando in un “eccolo!”

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Più e più volte nel corso della mia vita ho assistito a questa effervescenza di novità. Nuove forze, nuove particelle, gap tra dati e previsioni. Più veloce dei neutrini leggeri. Anomalie nei dati di macchine di fisica delle particelle di grandi dimensioni. Finora, ogni ondata di entusiasmo si è trasformata in delusione. A volte era solo un valore statistico anormale: in molte variabili casuali ce n’è sempre uno strano.

A volte un errore sperimentale: anche una spina mal collegata (il falso allarme dei neutrini più veloci della luce).
A volte un errore teorico. Anni fa ci siamo emozionati perché il momento magnetico dell’elettrone non era quello che ci aspettavamo. Ma questo è stato un errore nel calcolo teorico: due termini sono stati calcolati con una diversa convenzione sui segni (più o meno): qualcosa a cui il professore del primo anno di college ti dice di stare attento.

La storia della super-simmetria, una speculazione dei teorici, è particolarmente significativa: non ricordo un tempo in cui un collega parlò di “indizi” che le nuove particelle super-simmetriche fossero “quasi scoperte”. Sono passati decenni, non lo sono ancora. Più e più volte, in breve, ho sentito un lupo piangere.

Il nuovo risultato del muone potrebbe essere il lupo? Forse sì forse no.

Lo stesso giorno in cui la notizia del provvedimento è stata accolta con entusiasmo, è apparsa su Natura, una delle principali riviste scientifiche, un articolo con i risultati di un calcolo teorico ottenuto utilizzando supercomputer, che indica che le precedenti stime teoriche hanno valutato erroneamente alcuni piccoli effetti. Tenendo conto di questi elementi, il valore teorico è più vicino al valore misurato. Il divario diventa molto meno significativo. In altre parole, questo potrebbe rivelarsi un altro caso di fisici che gridano al lupo. Potrebbe essere una ripetizione di quanto accaduto per l’elettrone: il valore misurato potrebbe essere corretto, senza contraddire l’attuale teoria. Chi ha ragione? Non sono in grado di dirlo. Nemmeno nessuno, credo, oggi.

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Capisco l’entusiasmo dei miei colleghi. Alcuni di loro hanno passato la vita a cercare il lupo. Se vedono un accenno di coda, sono felici. Condivido l’eccitazione. la penso anche io così noi scienziati dobbiamo stare attenti. I giornalisti sono pronti a tradurre un “potrebbe” in “può” e un “può” in un “è”. Spero sinceramente che questa volta la piccola coda vista sia il vero lupo. Ma stiamo attenti. Al pubblico può piacere vederci ansimare, seguire le nostre emozioni e delusioni, ma può anche stancarsi degli annunci che sono stati rifiutati. Il rischio è perdere la sua credibilità.

La vera sorpresa della lettura del Libro della Natura negli ultimi decenni è che la natura segue le teorie di base che abbiamo scoperto nel secolo scorso molto più precisamente di quanto pensassimo inizialmente. La relatività generale è stata a lungo vista con sospetto, le sue previsioni troppo stravaganti. Il modello particellare standard era inizialmente considerato un pessimo patchwork, erano previste violazioni delle sue previsioni ad ogni esecuzione degli esperimenti. La meccanica quantistica è così strana che molti considerano le sue previsioni non plausibili.

È tempo per qualcosa di veramente nuovo? Il lupo è arrivato? Potrebbe essere. Ma anche se non possiamo aspettarci che ciò che sappiamo sulla natura sia definitivo, non dovremmo nemmeno aspettarci che sia facilmente sbagliato.

14 aprile 2021 (modifica il 15 aprile 2021 | 09:38)

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