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Nuove scoperte rimettono in discussione il Modello Standard di fisica

Gi scienziati hanno sviluppato nuove descrizioni matematiche di interazioni di particelle ad alta energia. L'applicazione ai dati sperimentali promette informazioni sull'esistenza, o meno, di nuove descrizioni della fisica delle particelle destinate a sostituire un modello che ha ormai quarant'anni.
Nuove scoperte rimettono in discussione il Modello Standard di fisica
Probabilmente, il Modello Standard della fisica delle particelle è la migliore descrizione attualmente disponibile di ciò che costituisce l'universo e di come interagisce. Sviluppato negli anni Settanta, spiega la maggior parte dei risultati sperimentali e ha predetto con precisione molti nuovi fenomeni che sono stati scoperti in seguito. Secondo il Modello Standard della fisica delle particelle, l'universo è composto da 12 particelle di materia e 4 particelle di forza che agiscono sulle prime.

Sei delle particelle di materia sono quark e una delle quattro particelle di forza è il gluone che le "incolla" insieme. Oltre che con i quark, i gluoni possono interagire anche tra loro. Alle brevi distanze, un operatore matematico chiamato Langragiana della cromodinamica quantistica (QCD, Quantum Chromodynamic) è stato convenzionalmente utilizzato per descrivere le interazioni gluone-gluone e gluone-quark.

Recentemente, nell'acceleratore di particelle ad anello Adrone-Elettrone HERA (Hadron-Electron Ring Accelerator) in Germania, è stato osservato un sistema gluonico autointeragente, momento in cui è diventata famosa l'equazione Balitskii-Fadin-Kuraev-Lipatov (BFKL) per la sua predizione della distribuzione gluonica associata.

I ricercatori hanno avviato il progetto 'Low-x gluon distribution from the discretised BFKL equation' (LOWXGLUE), finanziato dall'UE, per studiare le proprietà della densità gluonica nelle interazioni gluone-gluone, nonché nelle interazioni gluone-quark per approfondire la comprensione delle reazioni delle particelle ad alta energia.

Gli scienziati hanno scoperto che la soluzione all'equazione BFKL mette in relazione il comportamento a bassa energia e a energia estremamente alta in un modo che contraddice il cosiddetto teorema del disaccoppiamento. Quest'ultimo, come suggerisce il nome, afferma che questi comportamenti vengono disaccoppiati a scale inferiori rispetto a quelle tipiche della nuova fisica, o che gli sviluppi teorici dovevano spiegare le importanti e riconosciute discrepanze osservate nel Modello Standard.

I ricercatori del progetto LOWXGLUE hanno perseguito questa linea di ricerca per apportare un contributo significativo alla descrizione dei dati e per spiegare dove il teorema del disaccoppiamento potrebbe essere violato, avendo a che fare con il cosiddetto contorno dell'infrarosso.

Gli esiti del progetto LOWXGLUE promettono di fornire importanti strumenti per studiare la presenza o meno di una nuova fisica oltre la portata del Modello Standard. L'adattamento dei dati sperimentali, come quelli ottenuti nell'acceleratore HERA, ai modelli matematici sviluppati permetterà dunque di compiere progressi nei campi della fisica delle particelle e della dinamica quantistica. Trovare I pezzi mancanti del puzzle del Modello Standard così a lungo ricercati è un'altra possibilità che si apre.

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