ASCOLTA I NOSTRI PODCAST SU SPOTIFY
Gli scienziati sviluppano un nuovo metodo per caratterizzare le proprietà di una delle quattro forze fondamentali della natura.
Il Modello Standard della Fisica delle Particelle è la migliore comprensione degli scienziati delle forze che descrivono il modo in cui le particelle subatomiche interagiscono.
Il Modello Standard comprende quattro forze: la forza nucleare forte, la forza nucleare debole, la forza elettromagnetica e la forza gravitazionale. Tutte e quattro le forze governano il modo in cui funziona il nostro universo.
Tuttavia, la forza nucleare debole è eccezionalmente difficile da studiare in quanto è oscurata dagli effetti molto maggiori delle forze nucleari forti ed elettromagnetiche.
Gli scienziati hanno ottenuto nuove informazioni sulla forza nucleare debole da studi dettagliati sui decadimenti beta dei nuclei “specchio” litio-8 e boro-8.
I nuclei specchio sono atomi con numero invertito di protoni e neutroni. Ad esempio, il litio-8 ha tre protoni e cinque neutroni, mentre il boro-8 ha cinque protoni e tre neutroni.
Gli scienziati hanno eseguito una nuova e più sensibile misurazione delle proprietà di decadimento beta per cercare una caratteristica teorizzata della forza nucleare debole attualmente non inclusa nel Modello Standard.
La debole forza nucleare guida il processo di decadimento nucleare beta.
Nel decadimento beta, un protone o un neutrone in un nucleo emette una particella beta (un elettrone o la sua antiparticella, un positrone) e un neutrino.
Le proprietà dei decadimenti beta dei nuclei specchio radioattivi litio-8 e boro-8 sono in perfetto accordo con le previsioni del Modello Standard.
Questo sforzo combina metodi sperimentali e teorici all’avanguardia e apre la strada a futuri progressi nello studio della forza nucleare debole.
Un team di scienziati nucleari del Lawrence Livermore National Laboratory, dell’Argonne National Laboratory e della Louisiana State University ha misurato con precisione le proprietà di decadimento beta dei nuclei “specchio” litio-8 e boro-8 per comprendere meglio la forza nucleare debole.
I nuclei specchio hanno lo stesso numero totale di protoni e neutroni, ma i numeri di ciascuna particella sono invertiti.
I nuclei specchio offrono l’opportunità di studiare la forza nucleare debole con maggiore sensibilità.
La firma prevista di molti dei nuovi effetti ricercati darebbe origine a contributi opposti nei due diversi nuclei.
Ciò consentirebbe agli scienziati di confrontare i risultati del litio-8 e del boro-8 per isolare i contributi al decadimento da ciascun nucleo.
Studiando entrambi questi nuclei con la trappola Paul a decadimento beta, un dispositivo che trattiene nuvole di ioni nel vuoto, i ricercatori hanno determinato le energie e le direzioni della particella beta emessa e di due particelle alfa con alta precisione.
Questo approccio ha permesso ai ricercatori di ricostruire tutte le proprietà di decadimento, compreso il contributo del neutrino invisibile.
Il Modello Standard prevede la distribuzione degli angoli di emissione per la particella beta e il neutrino, e qualsiasi differenza osservata rivelerebbe nuovi aspetti della forza nucleare debole.
Il team era alla ricerca di differenze inferiori all’1%, che richiedevano una comprensione approfondita dell’apparato e del sistema di rilevamento, abbinata a un approccio di primo principio di nuova concezione che utilizza la “teoria del modello di guscio no-core adattata alla simmetria” per tenere conto di una serie di piccoli effetti che derivano dal complicato ambiente del nucleo.
I risultati sono stati la più alta precisione del loro genere e hanno confermato la previsione del Modello Standard con maggiore sicurezza.
