Indizi sulla Quinta Forza dall'Università della California

Uno studio pubblicato su Physical Review Letters dall'Università della California fornisce ulteriori indizi sulle ricerche in corso relative alla Quinta Forza della Natura.

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a cura di Elena Re Garbagnati

La Quinta Forza continua a tenere banco nella comunità scientifica: dopo la scoperta dell'Istituto di fisica nucleare dell'Accademia Ungherese delle Scienze e un primo cenno positivo da parte di un gruppo di ricerca statunitense guidato da Jonathan Feng - secondo cui i dati ungheresi non sono in conflitto con nessun esperimento precedente - maggiori dettagli sono stati pubblicati su Physical Review Letters.

Si tratta della ricerca "Protophobic Fifth-Force Interpretation of the Observed Anomaly in Be8 Nuclear Transitions" firmata da Flip Tanedo, Jonathan L. Feng, Bartosz Fornal, Iftah Galon, Jordan Smolinsky e Timothy Tait dell'Università della California, e Susan Gardner dell'Università del Kentucky.

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Nebulosa dall'aspetto fantasia: ©Rastan / Depositphotos

La cautela la fa ancora da padrona ed è bene precisare che nessuno ha confermato l'esistenza della Quinta Forza. Semplicemente si tratta di uno studio indipendente che lascia aperta la porta a ulteriori approfondimenti.

Per chi non avesse seguito la vicenda dal principio, a fine 2015 un gruppo di ricerca ungherese guidato dal professor Attila Krasznahorkay pubblica su arVix.org una ricerca secondo cui esisterebbe una Quinta Forza della Natura, che andrebbe ad aggiungersi alla gravità e alle forze elettromagnetica, nucleare forte e nucleare debole.

Si tratterebbe di un bosone con una massa pari a 34 volte quella dell'elettrone (17 MeV). Un bosone "leggero" che sarebbe il testimone di una quinta forza, interagirebbe solo su distanze estremamente brevi, e riguarderebbe solo gli elettroni e i neutroni. I ricercatori statunitensi parlano di "bosone X protofobico" dove "protofobico" si riferisce alla mancanza di interazione con i protoni, e X significa letteralmente "sconosciuto".

Lo studio è passato inosservato fino a quando, a maggio 2016, Jonathan Feng ha dato un primo cenno positivo. Il professore Fabio Zwirner, fisico teorico dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e dell'Università di Padova, intervistato da Tom's Hardware Italia ci spiegò che "il gruppo di teorici attorno a Feng si è posto la domanda se il risultato dell'esperimento ungherese e la sua interpretazione in termini di una nuova particella possano essere in contraddizione diretta con i risultati di altri esperimenti. La loro risposta è che ci può essere compatibilità, ma solo a patto che l'ipotetica nuova particella interagisca molto debolmente (con un'intensità dell'interazione pari a circa un millesimo di quella elettromagnetica) e lo faccia molto di più con i neutroni che con i protoni. Questo esclude per esempio una possibile interpretazione in termini di 'fotoni oscuri', una delle molte possibili spiegazioni del puzzle della materia oscura. La possibilità residua dopo l'analisi di Feng e collaboratori non è molto elegante teoricamente, ma non è esclusa in termini generali".

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L'idea comunque è rimasta relegata nello scetticismo generale, ma come ci spiegò in un interessante articolo successivo il fisico Valerio Rossi Albertini dell'Istituto di Struttura della Materia (ISM) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), "la Scienza procede per accumulazione; quando si verifica un'anomalia, preliminare ad una potenziale scoperta, in genere si attende che altri gruppi facciano riscontri e che vengano scartate tutte le ipotesi alternative". Anche Zwirner consigliava di attendere "un secondo ed essenziale vaglio [che] sarà effettuato da altri esperimenti, negli Stati Uniti e in Europa, che ripeteranno le misure o effettueranno misure complementari".

Così sta avvenendo e in questi giorni è arrivato lo studio della University of California, che spiega i progressi fatti per svelare il mistero del decadimento del nucleo del berillio 8. Timothy Tait e colleghi hanno presentato esempi espliciti di teorie che potrebbero spiegare l'esperimento ungherese, senza incorrere nei vincoli esistenti. "Pensiamo che l'anomalia ungherese sia interessante e il nostro modello è la prova che si possono costruire teorie coerenti" dichiara Tanedo, che prosegue: "non stiamo dicendo che è stata scoperta una quinta forza - solo che ha passato il primo controllo di coerenza".

Un primo controllo che sarà passibile di molti altri, a partire dal "prossimo, che consisterà in altri esperimenti che dovranno essere condotti per confermare l'anomalia. Il nostro studio stabilisce semplicemente come altri tipi di esperimenti potranno controllare o smentire il risultato ungherese originale [che] se dovesse verificarsi corretto sarebbe una cosa enorme nel nostro campo".

Il team ha effettuato uno studio sistematico dei risultati ungheresi, impiegando tecniche di auto-coerenza e controlli incrociati con i risultati degli acceleratori di particelle. Inoltre ha sviluppato un impianto teorico per capire se il risultato riscontrato con il berillio 8 possa essere coerente con la Fisica conosciuta.

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L'unica certezza al momento è che per una risposta definitiva serviranno anni: come scrive Tanedo "abbiamo gettato il guanto di sfida, per così dire, e mostrato come esperimenti costruiti per altri scopi possano essere usati per confermare o confutare definitivamente questa nuova forza".

I risultati avranno bisogno di ulteriori analisi, ma rappresentano un passo avanti in una questione che ha causato parecchi mesi di polemiche, e che è potenzialmente così importante da far viaggiare l'immaginazione dei fisici.

Se volete saperne di più al riguardo consigliamo di leggere le interviste con Fabio Zwirner dell'Università di Padova e dell'INFN e Valerio Rossi Albertini dell'Istituto di Struttura della Materia (ISM) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)