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Rianalizzando la distribuzione dei protoni attivi nei nuclei, i ricercatori hanno trovato una possibile soluzione a un puzzle di fisica delle particelle che coinvolge i quark.
In fisica atomica, la “distribuzione debole nucleare” descrive la distribuzione di protoni “attivi” nel nucleo degli atomi.
Questi protoni sono idonei a trasformarsi in neutroni attraverso ciò che gli scienziati chiamano “interazione debole”.
I ricercatori hanno recentemente esaminato la procedura standard esistente per determinare questa distribuzione.
Nello studio, hanno abbandonato i modelli precedenti, mettendo invece in relazione la distribuzione debole con la distribuzione di cariche elettriche in un nucleo.
Gli scienziati possono misurare questa distribuzione disperdendo elettroni da bersagli nucleari o studiando i livelli di energia attraverso la spettroscopia atomica.
La nuova analisi basata sui dati ha rilevato differenze significative con i risultati delle precedenti determinazioni basate su modelli della distribuzione debole nucleare.
Questo risultato fa avanzare la ricerca di nuova fisica basata su esperimenti di decadimento beta nucleare, fornendo una spiegazione parziale per una discrepanza tra le previsioni della teoria della fisica delle particelle e la misurazione sperimentale di una quantità fondamentale chiamata “Vud”.
Questo termine descrive come i quark, particelle che costituiscono neutroni e protoni, passano da un tipo all’altro all’interno di un protone o neutrone, cambiando così le particelle.
Il valore estratto di “Vud” dai decadimenti beta nucleari sembra essere sostanzialmente inferiore a quello richiesto dal Modello Standard della Fisica delle Particelle, la migliore teoria comunemente riconosciuta per la fisica delle particelle elementari.
Questa anomalia osservata stimola vivaci discussioni sulle possibilità di nuove scoperte fisiche. Per studiarne l’origine, i ricercatori della Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) della Michigan State University hanno studiato la cosiddetta “distribuzione debole nucleare”.
Hanno scoperto che l’attuale comprensione di questa distribuzione si basa su modelli piuttosto semplici. Inoltre, hanno dimostrato che questa distribuzione può essere determinata indipendentemente dai modelli utilizzando misurazioni delle distribuzioni di carica nucleare, che possono essere fatte attraverso esperimenti di scattering elettrone-nucleo o attraverso la spettroscopia atomica.
Dopo aver analizzato i dati esistenti, i ricercatori hanno scoperto che il valore di Vud si è avvicinato alla previsione del Modello Standard.
Misurazioni future delle distribuzioni di carica nucleare, ad esempio presso FRIB, potrebbero fornire ulteriori informazioni sulla risoluzione dell’anomalia di Vud.
