Nel cuore degli elettroni

La misurazione della reazione elettrodebole Leptone-Leptone, o esperimento MOLLER, studierà gli elettroni effettuando una misurazione precisa della loro carica debole. La forza debole è una delle quattro forze della natura, insieme all'elettromagnetica, alla forza forte e alla forza di gravità

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Lo studio dell’elettrone può insegnarci molto sulle forze che agiscono nel cuore della materia.

Al Thomas Jefferson National Accelerator Facility del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti sono giunti a un passo dall’esecuzione di un esperimento chiamato MOLLER che permetterà di scoprire cosa succede nel cuore degli atomi.

L’esperimento infatti ha appena ricevuto una designazione di Decisione Critica 1, o CD-1, dal DOE, un semaforo verde che consente di procedere nella progettazione e nella prototipazione delle apparecchiature necessarie.

La misurazione della reazione elettrodebole Leptone-Leptone, o esperimento MOLLER, studierà gli elettroni effettuando una misurazione precisa della loro carica debole. La forza debole è una delle quattro forze della natura, insieme all’elettromagnetica, alla forza forte e alla forza di gravità. La carica debole dell’elettrone è un indicatore di quanta influenza la forza debole esercita sull’elettrone stesso.

Una misurazione precisa di questa quantità è un test rigoroso del Modello Standard, la teoria che descrive le particelle che compongono la materia di cui è fatto l’universo e le loro interazioni. Il Modello Standard include una precisa previsione della carica debole dell’elettrone.



James “Jim” Fast, responsabile del progetto MOLLER del Jefferson Lab ha spiegato:

“L’esperimento MOLLER sta cercando sottili deviazioni dal modello standard nella diffusione di un fascio di elettroni polarizzati fuori dagli elettroni bersaglio. Eseguendo una misurazione ad altissima precisione di un processo teoricamente previsto molto bene, si possono cercare piccoli effetti che sondano la nuova fisica a masse molto elevate, simili a quelle delle ricerche dirette al Large Hadron Collider del CERN”.

I fisici nucleari, guidati da Krishna Kumar dell’Università del Massachusetts Amherst, hanno lavorato alle prime fasi di questo esperimento per diversi anni sviluppando un progetto concettuale e mettendo in pratica un piano per realizzare l’esperimento al Jefferson Lab. La designazione CD-1 del DOE conferma il duro lavoro.

Fast ha aggiunto:

“Ciò che questo significa in senso pratico è che il DOE ha scelto di eseguire l’esperimento MOLLER al  laboratorio Jefferson come elemento importante dell’investimento in apparecchiature e ha stabilito una fascia di costo. Ciò avvia lo sforzo di progettazione ingegneristica e la prototipazione delle apparecchiature che costituiranno il Esperimento MOLLER”.

Sebbene la carica debole sia stata misurata con altissima precisione allo SLAC National Accelerator Lab del DOE, l’esperimento MOLLER offre l’opportunità di misurare nuovamente la carica con una precisione cinque volte migliore rispetto all’esperimento SLAC. Questa altissima precisione è ciò che si deve raggiungere per testare con efficacia il Modello Standard delle particelle e aprire a una nuova fisica.

Fast ha spiegato che il prossimo passo dell’esperimento MOLLER è iniziare la progettazione ingegneristica. Una volta completato questo passaggio, il progetto dovrà raggiungere la Decisione Critica 2, “Approva la linea di base delle prestazioni”, in cui l’ambito, la pianificazione e il budget sono stabiliti formalmente per arrivare infine alla CD-3 “Approva l’inizio della costruzione”. Solo allora i fisici nucleari saranno autorizzati alla costruzione delle attrezzature necessarie per l’esperimento.

Fast in proposito ha spiegato:

“Quello che è stato estremamente gratificante per me è stato vedere la crescita nell’acume gestionale del team, la maggior parte dei quali non ha mai lavorato a un progetto con questo livello di formalità e controllo. Sono stato anche molto colpito dalla dedizione della collaborazione. Molti dei requisiti per l’approvazione del progetto non sono le cose più entusiasmanti per gli scienziati a cui dedicare tempo ed energia, ma la collaborazione scientifica è davvero stata intensa per portare a termine questo progetto”.

Fast riconosce inoltre il forte sostegno che il progetto ha ricevuto dai manager del DOE e dell’ufficio locale Thomas Jefferson del DOE.

Ha concluso dicendo:

“È stato fantastico lavorare con tutti loro negli ultimi sette mesi per portare MOLLER attraverso il CD-1 e la progettazione tecnica. Ora inizia il vero lavoro e il divertimento!”

Fonte: https://phys.org/news/2021-01-precisely-electrons.html

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