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LHC, prossimo obiettivo le superparticelle

La scoperta della particella di Higgs ha rappresentato una svolta fondamentale per la ricerca nel campo della fisica delle particelle, anche se molti scienziati ritengono che siamo solo all’inizio (post). Infatti, quando il grande collisore adronico (LHC) entrerà in funzione nel 2015, operando ad un livello di energia quasi il doppio rispetto agli esperimenti precedenti, i teorici sperano di poter rivelare le prime tracce dell’esistenza della supersimmetria.

Csaba Csaki, un professore di fisica della Cornell University, ha proposto assieme ai suoi colleghi una possibile soluzione ad un mistero che dura da lungo tempo, rafforzato soprattutto dalla recente scoperta del bosone di Higgs, per preservare la supersimmetria, una teoria molto conosciuta nell’ambito della comunità dei fisici, ma non dimostrata sperimentalmente, che rappresenta una estensione del modello standard delle particelle elementari. I risultati sono stati pubblicati su Physical Review Letters.

La supersimmetria potrebbe spiegare le proprietà insolite del bosone di Higgs, perchè le interazioni forte e debole sono così differenti, ma anche l’origine della materia scura, quest’ultima secondo alcuni scienziati il mistero più profondo della fisica moderna. Questa teoria estende il modello standard introducendo nuove particelle, che sono denominate “superparticelle”. In poche parole, per ogni particella nota esisterebbe una corrispondente superparticella che ha proprietà simili alla particella tranne per il fatto che essa è più pesante e ha diversi valori dello spin. Dopo gli esperimenti fallimentari di LHC sulla rivelazione delle superparticelle, alcuni scienziati hanno pensato di abbandonare la teoria. Infatti, alcune superparticelle, come il quark “s-top” che è il superpartner del quark-top, dovrebbero avere una massa così ‘leggera’ che doveva essere rivelata dal grande collisore adronico. Nel loro articolo, Csaki e colleghi affermano che le superparticelle potrebbero essere, per così dire, “nascoste” dal rumore del segnale dovuto alle altre particelle che si originano durante le collisioni protoni-protoni di LHC. La loro idea ha a che fare con il concetto denominato R-parità, che riguarda la conservazione del numero barionico e del numero leptonico. Si assume che tutte le particelle note abbiano una R-parità positiva mentre le superparticelle dovrebbero avere un valore negativo implicando il fatto che esse possano non trasformarsi esclusivamente nelle particelle ordinarie. La ricerca delle superparticelle all’LHC è stata sempre condotta nell’ipotesi che la R-parità sia sempre conservata. Csaki e colleghi propongono, invece, uno scenario in cui la R-parità venga violata e risulta in una serie di interazioni che danno luogo a decadimenti particellari che sarebbero quasi impossibile rivelare con gli attuali parametri con cui opera LHC. “Il fatto è che ci sono dei modi per celare la supersimmetria all’LHC“, spiega Csaki. “Se il segnale non è molto diverso dal rumore, risulta complicato rivelare le superparticelle. Questo è il vero problema“.

Quando LHC ritornerà operativo ad un livello di energia di collisione di 14 TeV, si spera che potrà fornire preziosi indizi sull’esistenza delle superparticelle, anche se bisognerà tener presente tutte le altre possibilità. Forse, la supersimmetria non è la teoria giusta ma la cosa importante è capire il modo con cui funziona la Natura realizzando esperimenti e costruendo modelli o teorie. Insomma, dobbiamo esplorare qualsiasi angolo senza tralasciare alcuna teoria che sia potenzialmente adeguata là dove si ‘nascondo’ le cose.

Cornell University: Cornell theorists continue the search for supersymmetry
arXiv: Dynamical R-Parity Violation

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