Il terzo e definitivo risultato della misura del valore dell’anomalia magnetica del muone, risultato a lungo atteso, costituirà per molti anni a venire la misura più precisa mai eseguita dell’anomalia magnetica del muone. L’importanza della misura risiede nel fatto che le proprietà magnetiche del muone sono sensibili a tutte le sue possibili interazioni con forze e particelle e costituiscono quindi uno stringente banco di prova per il Modello Standard, la teoria più completa e precisa mai formulata per descrivere il mondo subatomico.

Il gruppo internazionale impegnato nell’ Esperimento Muon g-2 presso il Fermi National Accelerator Laboratory di Chicago (Fermilab) è guidato attualmente dal Prof. Giovanni Cantatore del Dipartimento di Fisica dell’Università di Trieste.

L’Esperimento Muon g-2 studia il moto di precessione in un campo magnetico delle particelle elementari dette muoni, un moto assimilabile a quello di una trottola inclinata rispetto alla verticale. I muoni sono simili agli elettroni, ma circa 200 volte più pesanti. Come gli elettroni, anche i muoni posseggono una proprietà quantistica detta “spin”, che li rende simili a dei piccoli magneti elementari: in presenza di un campo magnetico esterno questi magneti elementari eseguono un moto rotatorio chiamato di precessione, la cui frequenza dipende dalle proprietà del muone, che sono descrivibili in termini di un numero chiamato “fattore g”. I fisici teorici sono in grado di calcolare il “fattore g” da principi primi utilizzando il cosiddetto Modello Standard della fisica delle particelle, in cui sono codificate tutte le interazioni conosciute del muone. Il Modello Standard è la teoria scientifica più precisa mai formulata e la misura di alta precisione eseguita dall’Esperimento Muon g-2 la mette alla prova ai limiti delle sue possibilità.

Un’incompatibilità tra il valore sperimentale e quello teorico dell’anomalia magnetica del muone indicherebbe la presenza di nuovi processi fisici non compresi nel Modello Standard, segnalando la necessità di emendarlo o addirittura superarlo.

Il gruppo italiano ha partecipato attivamente all’Esperimento Muon g-2 fin dal suo inizio ed ha contribuito alla grande precisione della misura progettando e realizzando sia un complesso sistema laser di calibrazione assoluta dei calorimetri usati nelle misure di energia, sia un magnetometro ottico ad alta sensibilità per la misura dei transienti magnetici. L’utilizzo di entrambi questi sistemi ha permesso di abbattere in maniera significativa l’incertezza globale sulla misura dell’anomalia magnetica del muone. I ricercatori italiani hanno anche partecipato in maniera massiccia al notevole sforzo di analisi dati che è stato necessario per ottenere il risultato finale.

Per informazioni: giovanni.cantatore@ts.infn.it