Il 7 Aprile 2021 la collaborazione internazionale Muon g-2 ha annunciato che.....
presso il Fermi National Accelerator Laboratory (FermiLab), vicino Chicago, il centro statunitense per le ricerche in fisica delle particelle, il risultato di una nuova misura delle proprietà magnetiche del muone.
Il muone, scoperto nel 1936, è una particella elementare, puntiforme identica all’elettrone per carica ma con una massa circa 200 volte maggiore che lo rende instabile decadendo in 2.2 milionesimi di secondo in elettrone e due particelle ultraleggere chiamate neutrini. Ha inoltre una proprietà chiamata spin, che, per quanto possa sembrare strano per una particella puntiforme, corrisponde ad una rotazione su se stesso, come una trottola. Questa rotazione della sua carica lo fa comportare come un minuscolo magnete. Tutte queste proprietà rendono il muone un candidato perfetto per testare il Modello Standard delle particelle elementari con cui al momento i fisici descrivono le interazioni fondamentali e fanno previsioni teoriche. Ma qualche volta accade che la natura ci sorprende. Infatti, i risultati della nuova misura del momento magnetico del muone del Fermilab risulta essere in grande disaccordo con i calcoli attesi aprendo così una finestra di osservazione su effetti di “nuova fisica” dovuta per esempio a nuove particelle e nuove forze.
L’esperimento Muon g-2, che ha iniziato a misurare i decadimenti dei muoni nel 2018, consiste in un fascio di muoni prodotti dall’acceleratore del Fermilab ed iniettati in un magnete superconduttore ad anello di 15 metri di diametro, dove i muoni vengono fatti circolare migliaia di volte con velocità prossima a quella della luce prima di poterli misurare raccogliendo gli elettroni di decadimento. La precisione della misura effettuata è estremamente elevata - 460 parti per miliardo - che si raggiunge raccogliendo miliardi di muoni ma nello stesso tempo controllando minuziosamente tutti gli effetti sistematici dell’apparato di misura. Per raggiungere tale obiettivo è stato fondamentale il contributo italiano finanziato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) che consiste in un sofisticato sistema di calibrazione basato su impulsi laser realizzato in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Ottica (INO-CNR).
Oltre allo sviluppo e alla realizzazione di questo sistema l’INFN, tra i fondatori della collaborazione, ha svolto e continua a svolgere un ruolo centrale all’interno dell’esperimento Muon g-2, composta da 200 scienziati provenienti da 35 istituzioni di 7 diversi paesi il cui attuale co-portavoce è Graziano Venanzoni ricercatore della sezione INFN di Pisa. Il gruppo italiano, guidato da Marco Incagli ricercatore INFN della sezione di Pisa, conta 32 ricercatori appartenenti alle strutture dell’INFN di Napoli, Pisa, Roma Tor Vergata, Trieste, Udine, e dei Laboratori Nazionali di Frascati.
Il gruppo di ricercatori della sezione INFN di Napoli guidato dal Michele Iacovacci, professore all'Università Federico II di Napoli, ha contribuito fin dall’inizio alla collaborazione Muon g-2 con la realizzazione dell’elettronica di controllo dei laser e del monitor della stabilità degli impulsi di calibrazione in grado di apprezzare piccolissime variazioni, fino a 1 parte su 10000, dei segnali. Il progetto dell’elettronica è stato sviluppato grazie al Servizio Elettronica e Rivelatori della sezione INFN di Napoli, specificamente con il contributo importante di Paolo di Meo dell’INFN di Napoli. La realizzazione dell’elettronica di gestione dei laser e del sistema di acquisizione dati (DAQ) di calibrazione è stata coordinata da Stefano Mastroianni, ricercatore della sezione INFN di Napoli e attualmente co-responsabile del DAQ dell’esperimento Muon g-2.
La presente misura si basa sui dati raccolti nell’anno 2018 che nel linguaggio della collaborazione vengono classificati come "Run 1"; al momento l’esperimento continua la raccolta dei dati per il quarto anno consecutivo (“Run 4”) ed è finanziato per un ulteriore anno. Le analisi dei “Run 2” e “Run 3” sono in corso e nel giro di un anno e mezzo si attende una
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