Possibili indizi di nuova fisica nei primi risultati dell’esperimento Muon g-2 al Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) di Batavia, vicino Chicago
Una nuova e precisa misura delle proprietà magnetiche del muone – particella elementare appartenente alla famiglia dei leptoni, molto simile all’elettrone ma con una massa circa 200 volte maggiore – fornisce nuova evidenza a favore dell’esistenza di fenomeni fisici non descritti dal modello standard, la teoria di riferimento per la spiegazione dei processi subatomici. L’atteso risultato, ottenuto al temine della prima campagna di analisi dei dati acquisiti dall’esperimento Muon g-2, è stato annunciato mercoledì 7 aprile al Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) di Batavia, vicino Chicago, il centro statunitense per le ricerche in fisica delle particelle. La collaborazione internazionale responsabile di Muon g-2, composta da 200 scienziati provenienti da 35 istituzioni di 7 diversi paesi, è riuscita a ottenere una misura dell’anomalia del momento magnetico del muone con una precisione senza precedenti, confermando le discrepanze con le previsioni del modello standard già evidenziate in un precedente esperimento condotto al Brookhaven National Laboratory e conclusosi nel 2001. Nel fondamentale apporto italiano al progetto, coordinato dall’Infn, un importante ruolo ha avuto la partecipazione della sede di Pisa dell’Istituto nazionale di ottica del Cnr.
Per misurare con precisione il fattore giromagnetico del muone c’è bisogno di acquisire dati altrettanto precisi sulla precessione dello spin di questa particella. Il muone decade molto rapidamente producendo un neutrino, un antineutrino ed un elettrone, che viene emesso preferibilmente lungo la direzione dello spin del muone. L’esperimento Muon g-2, utilizzando i 24 calorimetri di cui è dotato, misura energia e tempo di arrivo degli positroni di decadimento e da questi dati estrae la frequenza di precessione dello spin. La sofisticata calibrazione continua dei calorimetri è realizzata tramite un innovativo sistema laser che è stato uno degli ingredienti chiave per ottenere il risultato ad altissima precisione pubblicato su Physical Review Letters. Per la progettazione e la realizzazione di tale sistema è stato fondamentale il contributo del Cnr-Ino tramite i ricercatori Carlo Ferrari, Andrea Fioretti e Carlo Gabbanini.