È vero che una particella recentemente scoperta rivoluzionerà la fisica?

La scienza e Internet hanno una relazione complicata. La scienza è una comunità di persone sobrie e attente che lavorano duramente per rilasciare solo risultati solidi sopravvissuti a una revisione approfondita e critica. Dopo di ciò, Internet può diffondere la scoperta rapidamente a un vasto pubblico. D’altra parte, Internet spesso non è grande in termini di cautela e sfumature e una storia può diffondersi ampiamente prima che ci sia un consenso scientifico.

Le storie che riportano una scoperta che estende o addirittura cambia l’attuale paradigma teorico dovrebbero essere viste in modo estremamente scettico. Un recente articolo scientifico che afferma la scoperta di una nuova particella che significherebbe l’esistenza di una forza nuova e sconosciuta è uno di questi articoli.

Ciò non significa che la scoperta sia sbagliata, in effetti una scoperta in grado di cambiare il paradigma della fisica sembrerebbe molto simile, ma solo che dovremmo ricordare la saggia ammonizione di Carl Sagan che affermazioni straordinarie richiedono prove straordinarie.

Allora, qual è questa nuova scoperta?

Un gruppo di scienziati che lavora presso un Istituto di ricerca ungherese chiamato Atomki afferma di aver trovato una nuova particella con una massa di 17 milioni di elettronvolt (MeV). Questa particella, se confermata, è circa 33 volte più pesante di un elettrone e circa il due percento della massa di un protone.

Lo hanno fatto studiando la transizione nucleare di un nucleo di elio.

In questa transizione, viene rilasciato un raggio gamma (ad esempio un fotone) di 21 MeV di energia. A energie così elevate, il fotone può convertirsi in una coppia elettrone e antimateria (positrone) e si può misurare l’angolo tra i percorsi di queste due particelle. La teoria nucleare standard fornisce una chiara previsione della distribuzione degli angoli tra queste due particelle.

I ricercatori che hanno effettuato questa misurazione, hanno scoperto un eccesso inaspettato di coppie di particelle con un angolo tra le loro traiettorie di 115º. Questo eccesso può essere spiegato se è stata prodotta una particella sconosciuta con una massa di 17 MeV.

Una simile scoperta, se confermata, sarebbe motivo di celebrazione.

Forse sono state scoperte una nuova particella e una nuova forza. La storia è ancora più interessante perché lo stesso gruppo fece un annuncio simile nel 2015 dopo avere osservato una transizione nucleare simile nel berillio, portando a una coppia elettrone / positrone e un eccesso di occorrenze di traiettorie con un angolo di apertura di 140º.

Anche nel contesto della misurazione del berillio, l’eccesso potrebbe anche essere spiegato come la creazione di una particella finora sconosciuta con una massa di 17 MeV, che rappresenta una forza nuova e sconosciuta.

Pertanto, la misurazione recente potrebbe essere considerata una conferma della precedente.

Inoltre, dopo la precedente scoperta delle transizioni al berillio, un gruppo di fisici teorici ha ideato una teoria che era (a) coerente con tutte le misurazioni precedenti e (b) prediceva una nuova particella con una massa di 17 MeV.

Questo significa che bisognerebbe stappare le bottiglie di champagnee che il comitato del Premio Nobel dovrebbe essere informato?

Beh no; non così in fretta.

La comunità scientifica non è ancora convinta e non convinta per diversi motivi. Innanzitutto le cose positive: la prima osservazione di questa possibile nuova particella osservata nelle transizioni al berillio è stata sottoposta a peer review e la misurazione è stata pubblicata in Physical Review Letters, una rivista di fisica leader e molto rispettata. Ciò significa che la prima misurazione è stata valutata da scienziati tra pari e considerata degna di diffusione. Inoltre, i fisici teorici che hanno ideato la teoria esplicativa sono affermati e ben considerati, e la loro teoria è stata pubblicata sulla stessa rivista. Ciò significa che la teoria ha resistito almeno alla valutazione critica superficiale.

Ma la situazione non è del tutto positiva.

Le due misurazioni, sia quella che coinvolge l’elio che l’altra che ha studiato il berillio, sono state eseguite dallo stesso gruppo. Questa non è una conferma veramente indipendente. Inoltre, altri gruppi sperimentali che avrebbero dovuto essere in grado di rilevare una particella con una massa di 17 MeV e le proprietà richieste non hanno trovato nulla.

Questo significa che la particella non può davvero essere considerata confermata. Anzi, alcuni direbbero che è stata confutata.

Inoltre, il quadro teorico proposto per spiegare la nuova scoperta è molto insolito. In teoria, la nuova particella non dovrebbe interagire con i protoni, ciò che gli scienziati chiamano protofobici, e potrebbe solo interagire con i neutroni, ciò che gli scienziati chiamano neutrofillico. Sebbene ciò non sia impossibile, è una previsione molto specifica, senza nulla di paragonabile.

Infine, gli scienziati più anziani che hanno annunciato la presunta scoperta della particella 17 MeV hanno, negli ultimi decenni, rivendicato l’osservazione di una serie di altre particelle, nessuna delle quali è stata confermata da altri gruppi. Mentre esempi precedenti di scoperte non confermate non negano che questa scoperta sia possibile, questo fatto obbliga a rivalutare bene tutto quanto.

Che cosa significa questo?

Bene, è certamente possibile che i ricercatori si siano imbattuti in qualcosa che nessun altro gruppo ha trovato – dopo tutto, sono scienziati laureati, con accesso ad attrezzature professionali. Tuttavia, la loro storia di annunci non confermati e la mancanza di conferma da parte di altri ricercatori suggerisce che è necessaria estrema cautela. Sarebbe affrettato considerare la particella 17 MeV come un fatto accertato.

Dibattiti come questi – con scienziati che fanno affermazioni e altri che cercano di confermarli o confutarli – sono comuni nella comunità scientifica.

Tuttavia, l’avvento della facile comunicazione di Internet ha permesso prematuramente ai non scienziati di assistere al dibattito.

Al momento, l’azione più prudente è attendere che altri gruppi confermino la scoperta annunciata o che effettuino ulteriori misurazioni che dimostrino questa presunta scoperta come esempio di un dato interessante non all’altezza di quanto annunciato.