I fisici del Cern bussano alle porte dello zeptoverso

Dopo oltre quarant'anni di ricerche, al Cern di Ginevra sono state trovate le prime prove di un rarissimo decadimento di una particella subatomica che si verifica una volta ogni dieci miliardi di casi . Il risultato, ottenuto nell'ambito dell' esperimento LHCb , potrebbe aprire le porte del cosiddetto ' zeptoverso ', il mondo delle interazioni fisiche su scale dell'ordine dello zeptometro , pari a un miliardesimo di miliardesimo di millimetro . Qui potrebbero nascondersi particelle capaci di far luce su enigmi come la materia oscura e l'origine della materia durante il Big Bang. Lo studio, non ancora sottoposto a revisione fra pari per la pubblicazione, è stato presentato durante un seminario al Cern.

Il decadimento in questione riguarda un mesone B neutro , una particella composta da un quark 'beauty' e un antiquark 'down', che si trasforma in una coppia di particelle ancora più piccole, i muoni . La fisica quantistica descrive come questo processo sia influenzato da altre particelle; pertanto, una misurazione precisa di tale decadimento potrebbe rivelare tracce di particelle finora sconosciute . In linea generale, più un decadimento è raro, maggiore è la sua sensibilità all'influenza di nuove particelle.

E' la prima volta che un singolo esperimento ottiene prove di questo raro tipo di decadimento . Il gruppo di ricerca, che ha coinvolto circa 20 fisici provenienti da Regno Unito, Germania, Italia, Spagna e Paesi Bassi, ha utilizzato l'esperimento LHCb per spingersi a un livello di dettaglio superiore a quello direttamente accessibile all'Lhc. Combinando i dati del 2024 e del 2025 con quelli raccolti in precedenza tra il 2011 e il 2018, l'intensità del segnale ha superando la soglia di significatività statistica necessaria per indicare l'esistenza di un nuovo fenomeno. I nuovi risultati sono in linea con le previsioni del Modello Standard , la teoria di riferimento della fisica, e forniscono indicazioni su quali particelle potrebbero essere rilevate quando, nella seconda metà del secolo, entrerà in funzione l'erede dell'Lhc.

L’ analisi dei dati è stata condotta da un gruppo internazionale con una forte presenza italiana . “I fisici inseguono questo decadimento da più di quarant’anni, serve una precisione estrema per isolare i muoni dall’enorme fondo”, commenta Marco Santimaria, ricercatore dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’Infn e co-coordinatore del gruppo.

“Vedere l’evidenza di questo decadimento raro è davvero emozionante e apre nuove possibilità per esplorare la fisica oltre la portata diretta di LHC”, osserva Harry Cliff, coordinatore del gruppo di fisica dei decadimenti rari di LHCb e co-coordinatore dell’analisi. “Il futuro upgrade di LHCb - aggiunge - ci permetterà di osservare molti più di questi decadimenti, con una sensibilità ancora maggiore a particelle non ancora scoperte”.

“La comunità italiana di LHCb sta già lavorando all’upgrade dell’esperimento che, nel prossimo decennio, aumenterà di un fattore dieci il ritmo di raccolta dei dati, aprendo prospettive entusiasmanti per lo studio dei decadimenti rari e per la ricerca di nuova fisica”, aggiunge Pasquale Di Nezza, responsabile nazionale di LHCb Italia.