Introduzione

Il mondo della fisica da anni ha ipotizzato l’esistenza di una quinta forza fondamentale. La stessa enciclopedia virtuale Wikipedia ha una pagina dedicata che viene aggiornata costantemente – Fifth force. Ora un gruppo di scienziati ritiene di aver ottenuto prove della esistenza di una nuova particella, un bosono super-leggero, che trasporterebbe questa nuova forza. La comunità scientifica, però, non si sbilancia ed attende ulteriori conferme.

L’esperimento del 2015

Solo qualche anno fa, il team guidato da Attila Krasznahorkay – dell’Istituto per la ricerca nucleare in Ungheria – aveva realizzato un esperimento dal quale si rilevava l’esistenza di un “bosone super-leggero” che poteva effettivamente portare una quinta forza fondamentale. Ora lo stesso team ritiene di aver prodotto nuove prove su di essa.

Nel 2015 il team ungherese aveva reazlizzato un esperimento dal quale emerse un indizio della presenza di questa nuova forza, dopo aver studiato il decadimento di un isotopo di berillio. Gli scienziati, infatti, spararono protoni contro del litio-7 e da tale collisione si crearono nuclei instabili di berillio-8 che decaddero in coppie di elettroni e positroni.

La scoperta sensazionale di quell’esperimento fu l’osservare che anzicchè diminuire il numero di queste coppie all’aumentare dell’angolo che separa la traiettoria dell’elettrone e del positrone, ci fu un aumento del loro numero che si separavano ad angoli corrispondenti ai 140°, generando un piccolo “urto” prima di diminuire di nuovo come se ci fosse stato un qualcosa che non riuscivano a vedere che aveva provocato quell’urto. Da lì il team capì che c’era una nuova particella, un “fotone oscuro” ed oggi hanno ottenuto maggiori informazioni su di essa che chiamano X17.

Questa scoperta venne pubblicata nel 2016 sulla prestigiosa rivista scientifica Physical Review Letters.

Il nuovo esperimento

A distanza di qualche anno lo stesso team guidato sempre da Attila Krasznahorkay ha ripetuto l’esperimento questa volta su un atomo di elio. Come nel precedente esperimento i ricercatori hanno trovato coppie di elettroni e positroni che si separano ad angolazioni non previste dai modelli attualmente accettati. In questo caso l’angolo è di 115° e non 140°.

Effettuando dei calcoli a ritroso il team ha calcolato che il nucleo dell’elio avrebbe potuto anche produrre un bosone del tutto nuovo – l’X17 – con una massa appena inferiore a 17 megaelettronvolt – circa 33 volte quella di un elettrone – e dalla piccola durata (di circa 10-14 /sec. Con queste caratteristiche non può essere una particelle che trasportava un delle quattro forze conosciute, il che implica che trasporta una forza nuova e non ancora conosciuta.

Se la scoperta fosse confermata, oltre a capire meglio come funziona X17 si riuscirebbe a comprendere meglio le forze che governano l’universo (che sarebbero cinque e non più quattro) fornendo forse risposte a domande che al momento sembrano impossibili da rispondere sulla materia oscura, l’antimateria e quant’altro.

Niente di ufficiale

Benchè la scoperta abbia del sensazionale i fisici vanno molto cauti e non danno ancora nulla per certo. I dati rilevati potrebbero anche essere il frutto di una qualche vibrazione avutasi durante l’esperimento.

Proprio per questo motivo, a differenza di quanto accadde con l’esperimento precedente i cui risultati vennero valutati da scienziati tra pari e considerata degna di diffusione e venne, pertanto, pubblicata sulla rivista Physical Review Letters. Questo secondo esperimento al momento è in fase di analisi da altri esperti e pubblicato su arXiv.

Confutato l’esperimento?

In realtà vi sarebbe già chi ritiene che il secodno esperimento del team ungherese non è una conferma veramente indipendente e sarebbe stato già confutato. 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.

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 di 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.

In conclusione l’unica cosa che è possibile fare è quella di aspettare che altri scienziati, gruppi di ricerca, ottengano gli stessi riscontri.

Approfondimenti

New evidence supporting the existence of the hypothetic X17 particle A.J. Krasznahorkay, et al., arXiv:1910.10459 [nucl-ex]