Scoperta la quinta forza della natura?

I risultati di un esperimento ungherese ipotizzano l’esistenza di una quinta forza fondamentale.

Era dall’aprile 2015 che l’esperimento di un team di scienziati ungheresi aveva “raccontato” di un anomalia nel decadimento radioattivo dell’isotopo di berillio-8, però nessuno ci aveva fatto caso nonostante i risultati dell’esperimento fossero stati caricati sul server di pre-print ArXiv prima, e poi a gennaio 2016 pubblicati su Physical Review Letters. Il lavoro condotto dai fisici dell’Institute for Nuclear Research alla Hungarian Academy of Sciences, coordinati da Attila Krasznahorkay, sarebbe continuato a passare inosservato se non fosse stato notato qualche settimana fa da un’equipe di fisici teorici statunitensi che, riprendendo il lavoro dei colleghi magiari, ha dimostrato come i dati non sono in conflitto con quelli emersi dagli esperimenti precedenti, confermando che i risultati ottenuti potrebbero rivelare l’esistenza di una quinta forza fondamentale. Se così fosse, prepariamoci a ristampare i libri di fisica che fino a ieri elencavano soltanto quattro forze fondamentali della natura: elettromagnetica, gravitazionale, nucleare forte e nucleare debole.

Da tempo il mondo scientifico si sta interrogando sulla possibilità che esistano altre forze oltre alle quattro già note, date le lacune ancora esistenti (sulla base della fisica “conosciuta”) del modello standard delle particelle elementari, che descrive efficacemente le interazioni tra le particelle attualmente conosciute ma non dice niente sulla materia oscura, la sostanza invisibile che si ritiene componga l’80% dell’Universo conosciuto.

Il lavoro dei fisici ungheresi aveva lo scopo di trovare prove dell’esistenza dei cosiddetti fotoni oscuri, ipotetici controparti dei fotoni tradizionali, mediatori della forza elettromagnetica. Per riuscirci, il team di Krasznahorkay ha fatto collidere fasci di protoni su un bersaglio di litio 7, creando nuclei di berillio-8 (instabile), che sono decaduti emettendo coppie di elettroni e positroni.

"Secondo il modello standard", spiega Nature, "i fisici avrebbero dovuto osservare che il numero di coppie elettroni-positroni diminuisce all’aumentare dell’angolo che separa le loro traiettorie". In corrispondenza di un angolo di 140°, invece, gli scienziati hanno osservato un salto nel numero di emissioni di elettroni e positroni, che poi torna a scendere per angoli più alti.

Siamo certi dei nostri dati ha detto Krasznahorkay. "Il nostro team ha ripetuto l’esperimento diverse volte negli ultimi tre anni per minimizzare le possibilità di errore. La probabilità di osservare un falso positivo è di una su duecento miliardi". Proprio questo salto sarebbe la prova che una piccola frazione del berillio-8 instabile forma una nuova particella la cui massa è di circa 17 MegaelettronVolt e che poi decade in una coppia di elettrone-positrone. Se, però, Krasznahorkay attribuisce l’anomalia a un protone oscuro, i colleghi americani guidati da Jonathan Feng – University of California – pensano, piuttosto, a un “bosone X protofobico”, cioè una particella mediatrice di una forza a corto raggio che interagisce con elettroni e neutroni.

A prescindere di chi avrà ragione, gli scenari che i risultati dell’esperimento aprono sono quasi da film di fantascienza.

Paolo Antonio Magrì
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articolo scritto per fantascienza.com