Per molti anni, i fisici hanno nutrito intriganti sospetti sull’esistenza di particelle enigmatiche, a volte definite “fantasmi”, che presumibilmente permeano l’Universo.
Queste “entità”, se scoperte, potrebbero innescare progressi significativi nella comprensione della vera natura cosmica. Ora gli scienziati sono fiduciosi che l’opportunità di convalidare l’esistenza di queste particelle sia in vista, con l’approvazione di un esperimento da parte del Centro europeo per la ricerca nucleare (Cern) progettato appositamente per questo scopo.
Acceleratore di particelle del CERN. Credito: D-VISIONS/Shutterstock
Il nuovo strumento proposto promette una sensibilità mille volte maggiore nel rilevare queste particelle, rispetto ai dispositivi precedenti. A differenza del Large Hadron Collider (LHC), che funziona facendo collidere le particelle l’una contro l’altra, questo strumento le dirigerà contro una superficie rigida per rilevare le particelle “fantasma”.
Ma cosa sono esattamente queste particelle “fantasma” e perché è necessario un approccio così speciale per la loro rilevazione?
Le particelle “fantasma” potrebbero costituire la maggior parte dell’Universo
Chiamato Modello Standard, l’attuale teoria della fisica delle particelle postula l’esistenza di una famiglia composta da 17 particelle fondamentali, alcune ampiamente conosciute, come l’elettrone e il bosone di Higgs, e altre meno familiari, come il quark charm, il neutrino di tau e gluoni.
Composizione dell'Universo. Credito: NASA/Olhar Digital
Le osservazioni astronomiche indicano che solo una piccola frazione dell’Universo è costituita da materia convenzionale, suggerendo che il resto potrebbe essere costituito da queste enigmatiche particelle “fantasma” o “nascoste”, presunti duplicati delle particelle del Modello Standard.
Rilevarli è un compito arduo a causa della loro interazione estremamente limitata con la materia convenzionale. Come spettri incorporei, attraversano la materia senza lasciare traccia, sfidando i tradizionali metodi di rilevamento.
In rare occasioni, queste particelle possono decadere in particelle del Modello Standard, che sono rilevabili da strumenti appropriati. Il nuovo dispositivo ideato dal Cern aumenta notevolmente le possibilità di rilevare queste disintegrazioni, garantendo un numero maggiore di collisioni.
A differenza degli esperimenti convenzionali che si basano sulle collisioni di particelle, l’Hidden Particle Search Project (SHiP) adotterà un approccio diverso facendo collidere le particelle con un enorme blocco di materiale. Questa tecnica, nota come “bersaglio fisso”, mira a frammentare tutte le particelle coinvolte, ampliando così le opportunità di rilevamento.
Diagramma sviluppato dalla BBC Research che spiega la nuova tecnica di collisione delle particelle. Credito: BBC
L’efficacia di questo nuovo approccio risiede nella sua ingegnosità. Andrey Golutvin, professore all'Imperial College di Londra e ricercatore principale del progetto, descrive l'iniziativa come l'inizio di una nuova era nell'esplorazione delle particelle nascoste, evidenziandone il potenziale per risolvere questioni fondamentali nella fisica delle particelle.
« SHiP ha la possibilità unica di risolvere molti dei principali problemi della fisica delle particelle e abbiamo la prospettiva di scoprire particelle mai viste prima », ha detto BBC.
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I tempi e i costi associati a questa impresa sono notevoli. L'esperimento SHiP, che dovrebbe iniziare le operazioni nel 2030, rappresenta un'alternativa più conveniente rispetto ad altri progetti su larga scala come il Future Circular Collider (FCC).
Mentre la FCC, con un costo stimato di 12 miliardi di sterline (circa 76 miliardi di R$), dovrebbe entrare in funzione solo negli anni ’40, lo SHiP offre una prospettiva più immediata ed economica per la ricerca di nuove particelle.
In ogni caso, i ricercatori sottolineano l’importanza di esplorare approcci diversi, riconoscendo che ciascuno di essi contribuisce ad espandere la conoscenza umana sull’Universo e sulle sue complessità.
Insomma, la ricerca delle particelle “fantasma” rappresenta un affascinante viaggio scientifico, guidato dalla curiosità umana e dalla determinazione a scoprire i segreti più profondi del cosmo.
Con il suo metodo differenziato, SHiP promette più luce sui misteri che circondano la vera natura dell'Universo, stabilendo così una pietra miliare nella storia della fisica moderna.
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