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Russia: Completata costruzione del rilevatore di particelle che dovrà risolvere l'enigma dei muoni

© © CERNAcceleratore Large Hadron Collider
Acceleratore Large Hadron Collider - Sputnik Italia, 1920, 31.05.2021
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L'Università Nazionale di Ricerca Nucleare MEPhI, ha completato la creazione della struttura portante e dei sistemi tecnologici dell'esclusivo rilevatore TREC. Diventerà la più grande ‘camera a proiezione temporale’, cioè il più grande rilevatore di raggi cosmici e si spera sarà una svolta nello studio dei muoni.
I muoni sono particelle elementari (cioè particelle non composte da particelle ancora più semplici e quindi non divisibili), con carica negativa simili agli elettroni, ma più grandi, con 207 volte la massa di questi. Sono particelle trasportate dai raggi cosmici cui la scienza moderna presta molto interesse per due motivi.
Il primo motivo è la potenziale utilità pratica – questi raggi si potrebbero utilizzare per studiare l’interno di vulcani, le profondità del suolo, ricercare giacimenti, rilevare l’interno di qualsiasi cosa dato che attraversano qualsiasi materiale pur interagendo con esso. Potrebbero, in teoria, venire utilizzati come delle sonde che penetrano nella materia senza alterarla ma segnalandone la composizione attraversa le interazioni qualora queste diventassero ‘leggibili’ per gli scienziati’.
Il secondo motivo di interesse è che in parte queste particelle rappresentano ancora un vero e proprio mistero della natura. Il Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) a Batavia, Illinois, durante l’esperimento chiamato Muon g-2 eseguito il mese scorso, ha mostrato una strana anomalia durante lo studio di queste particelle subatomiche lanciate all’interno dell’acceleratore.
Il loro comportamento durante gli scontri tra particelle non corrisponde affatto agli schemi che i modelli matematici si sarebbero aspettati.
Questo può significare solo due cose, sostengono gli scienziati – si tratta di una rilevazione errata (probabilità molto bassa), oppure la rilevazione è corretta ma allora erano errati i modelli matematici. Ma se fossero errati i modelli matematici, significherebbe che nelle formule manca qualcosa.
Gli scienziati di tutto il mondo si interrogano sul fatto che il comportamento anomalo segnalato dai muoni potrebbe indicare forse che esista una forza della natura ancora ignota all’uomo.

Perché i muoni si comportano in modo 'strano'?

Oltre alla forza elettromagnetica, la gravitazionale, la nucleare forte e la nucleare debole esiste anche una quinta forza? E come funziona, che mondo regola? Perché non l’avevamo mai notata prima? Oppure a certe condizioni interagiscono altre particelle elementari che non conosciamo? Oppure magari il muone non è vero che è una particella elementare ma può essere scomposto? E che particelle subatomiche genera la sua scomposizione?
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E se invece a determinate condizioni certe particelle iniziassero ad interagire con la ‘materia oscura’? Forse non capiamo perché il muone si comporta in un certo modo perché non riusciamo a vedere con chi interagisce, alcuni scienziati hanno suggerito.

Varrà la pena indagare

In ogni caso varrà la pena indagare e l'obiettivo principale del nuovo rilevatore russo TREC sarà proprio quello di studiare i muoni, ha affermato Anatoly Petrukhin, capo del Centro Scientifico ed Educativo NEVOD e professore capo del del master in ‘Fisica delle particelle e astronomia’ della MEPhI.
I muoni trasportano informazioni non distorte sull'interazione di un protone o di un nucleo che arriva dallo spazio con il nucleo di un atomo d'aria (azoto o ossigeno). Per questo, studiando i muoni, è possibile, da un lato, studiare i processi di interazione ad energie ultraelevate, inaccessibili anche al Large Hadron Collider. D'altra parte, possono essere effettuati studi astrofisici, poiché protoni o nuclei primari nascono e accelerano in processi cosmici attivi, la cui natura è ancora molto poco conosciuta, ha spiegato il professore.
"L'oggetto di studio più interessante sono i gruppi di particelle quasi parallele. Ora stiamo registrando tali eventi sul rilevatore italo-russo DECOR, che ha un'area di 70 metri quadrati. Il rilevatore TREC avrà un'area più ampia e migliore risoluzione spaziale. Permetterà di studiare particelle di raggi cosmici con energie estremamente elevate e allo stesso tempo migliorerà l'accuratezza e l'affidabilità del rilevamento dei muoni in gruppi, condizione necessaria per risolvere l'enigma dei muoni", ha detto Yashin.
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