Due scienziati molisani, il professor Giovanni M. Piacentino e il dottor Antonio Gioiosa protagonisti di una rivoluzionaria scoperta al Fermilab di Chicago

Curiosità ed orgoglio le sensazioni procurate dal successo conseguito dallo studio condotto da due ricercatori molisani: il professor Giovanni Maria Piacentino  e il dottor Antonio Gioiosa  tra i protagonisti di una scoperta di grande complessità tecnica oltre che scientifica.

 In questo grave e luttuoso periodo di pandemia che crea sgomento e  incertezze esistenziali oltre che scientifiche una notizia  prorompente travolge e stravolge il mondo scientifico ed è destinata a rivoluzionare  il mondo della fisica. Quella della fisica è una dottrina non a tutti accessibile – men che meno a chi scrive questo articolo – che prova, intervistando il professor Piacentino, a rendere comunicativa  questa notizia.

La teoria, sinora perfettamente  in sintonia con gli esperimenti, che spiega  la struttura profonda delle particelle elementari e quindi in definitiva dei costituenti degli atomi e la materia, si chiama Modello Standard, SM in codice. Esso è illustrato a grandi linee nel grafico sottostante.

“ Sì appunto – spiega il professo Piacentino – Esistono tre tipi di interazione tra le particelle di intensità crescente e che sono rappresentate dai gradini del grafico. Su di essi sono appoggiate le particelle elementari sensibili solo alle forze che sono sui gradini sottostanti. Come si può vedere da grafico i quarks sono sensibili a tre interazioni, i lepton a due o, in alcuni casi, soltanto ad una. Le particelle esistono in <Famiglie> di massa crescente ma simili nella struttura e composte di elementi con caratteristiche analoghe tranne che per la massa. Le famiglie più obese esistono se l’energia a disposizione è tanta, altrimenti  solo quelle più leggere popolano la scena, in particolare l’elettrone, ed è appunto l’amico che lavora per nostro conto in computer e telefonini o più in generale trasporta la corrente elettrica. La sua copia immediatamente più grassa si chiama Muone e se ne distingue per la massa 200 volte maggiore.

Questa massa lo rende instabile, infatti “decade”,  cioè si trasforma in appena 2 milionesimi di secondo, in un elettrone e una coppia di neutrini. Ognuna di queste particelle si comporta come se fosse una trottola, cioè ci appare con le proprietà di un oggetto rotante; una trottola appunto.

Da una   trottola ricoperta di carica elettrica ci si aspetterebbe che creasse un campo magnetico ed infatti il muone, come del resto l’elettrone,  ne ha uno. Si dice che ha un momento magnetico intrinseco.

Il nuovo esperimento “g-2” al Fermilab di Chicago, ha misurato il comportamento delle proprietà magnetiche di un fascio di muoni in un grande anello magnetico di 15 metri di diametro”.

Cosa comporta questa scoperta? E perché è così importante ?

“Tenga conto che l’intera comunità scientifica attendeva questo risultato da vent’anni, e, perché è così importante. Il momento magnetico, come si è ricordato, dipende dal fatto che le particelle si comportano come trottole con carica elettrica ed esiste una correlazione tra l’entità della loro proprietà di <Ruotare> ( in realtà non sappiamo se ruotino davvero ma è come se lo facessero) ed il loro momento magnetico, il loro comportarsi come minuscole calamite. La correlazione è semplice, una banale proporzionalità ed il fattore relativo si chiama fattore giromagnetico ed è indicato con la lettera g.  Se l’elettrone ed il Muone che ne è il gemello obeso, fossero isolati il valore di g sarebbe facile da calcolare infatti Paul Dirac (lo scienziato britannico fisico e matematico considerato tra  i fondatori della fisica quantistica n.d.r.)  lo calcolò nel 1928 suggerendo che dovesse valere semplicemente 2, un numero semplice. Tuttavia sia l’elettrone che il Muone non son del tutto isolati, cioè lo sono ma il vuoto che li circonda non è così semplice come si potrebbe pensare. L’istante in cui ci accorgiamo dell’esistenza di una particella e la sua energia non sono misurazioni indipendenti. In un breve intervallo 

, l’energia non è determinata e la conosciamo con un errore 

tale che 

 dove 

 è una costante universale. Questo vuole dire che  se ci limitiamo a tempi brevissimi il vuoto può contenere enormi quantità di energia che poi sparisce per continuare ad obbedire alla formula, ma in quei brevissimi  istanti l’energia può trasformarsi in una coppia di particella – antiparticella. In questi brevi istanti sono presenti nel vuoto che circonda un muone tutte le particelle possibili, particelle fantasma ma  ciascuna interagisce col muone cambiandone il momento magnetico di poco ma non di nulla. L’esperimento del Fermilab ha stabilito con evidenza ma quasi con certezza che le particelle del modello Standard, SM, non bastano a motivare il valore del momento magnetico del Muone. Ci deve essere qualcosa che non conosciamo; qualcosa che rappresenta e richiede una rivoluzione nella concezione scientifica del micromondo. Questa è una scoperta che probabilmente  prelude a grossi cambiamenti nella visione del microcosmo e che influenzerà l’indirizzo degli studi negli anni futuri”.

Come si diceva alla scoperta hanno partecipato i nostri due ricercatori molisani: Il prof, Giovanni Maria Piacentino collaboratore scientifico de “il Quotidiano del Molise” ed il Dr. Antonio Gioiosa giovane studioso isernino ( ha appena 40 anni) che possiamo vedere ritratti sullo sfondo del grande apparato sperimentale del quale non sono ancora stati forniti i delicati e complessi meccanismi che hanno portato a questa scoperta di grande complessità tanto tecnica quanto scientifica.