I processi rari rappresentano un canale di accesso privilegiato a quella che i fisici definiscono Nuova Fisica, quella fisica cioè che ancora non conosciamo e che va oltre le nostre attuali teorie. Per questo al CERN la collaborazione dell’esperimento NA62, di cui fanno parte anche fisici e tecnologi dell’INFN, sta studiando un rarissimo decadimento che vede un kaone carico trasformarsi in un pione carico con un neutrino e un antineutrino. L’obiettivo è scovare in questo processo qualche comportamento imprevisto che devi dal Modello Standard, la teoria che oggi ci fornisce la migliore descrizione del mondo delle particelle elementari e delle loro interazioni. Ora i ricercatori sono riusciti a misurare questo decadimento con una sensibilità che supera quella dei migliori risultati ottenuti finora al mondo, avvicinandosi sempre più alla possibilità di scoprire eventuali anomalie. I nuovi risultati della collaborazione NA62 sono appena stati presentati alla conferenza KAON 2019 a Perugia, e in un seminario al CERN, a Ginevra.

“I risultati ottenuti finora su oltre 2000 miliardi di decadimenti dei kaoni, tra cui abbiamo individuato tre eventi di decadimento in un pione carico con neutrino e antineutrino, sono in linea con quanto previsto dal Modello Standard. Tuttavia, analizzando campioni di dati sempre più grandi e con sensibilità sempre maggiori, si potrebbero trovare delle divergenze”, spiega Fabio Ambrosino, ricercatore dell’INFN e professore all’Università Federico II di Napoli, che coordina la partecipazione dell’INFN a NA62. “Stiamo ancora analizzando i dati che il nostro esperimento ha raccolto nel 2018, e contemporaneamente ci stiamo preparando alla fase di presa dati del 2021, facendo degli upgrade sull’apparato sperimentale volti principalmente alla riduzione del fondo”.

NA62 è un esperimento composto di diversi rivelatori di particelle che utilizza un fascio di protoni estratti dal Super Proton Synchrotron (SPS). Questi protoni vengono fatti collidere su un bersaglio di Berillio per generare un intenso fascio secondario con una rilevante percentuale di kaoni, che sono l’oggetto di studio dell’esperimento. A differenza degli esperimenti che finora hanno studiato questo decadimento raro, come E787 ed E949 del Brookhaven National Laboratory negli Stati Uniti, NA62 studia i kaoni “in volo”, all’interno di un volume in cui è stato fatto il vuoto, lungo oltre 60 metri. Questo approccio permette di incrementare il numero totale di decadimenti osservabili.

La collaborazione NA62, guidata dall’italiana Cristina Lazzeroni dell’Università di Birmingham, coinvolge circa 200 fisici da Europa, Stati Uniti, Canada, Messico e Russia, in cui l’impegno dell’INFN spicca con circa un terzo dei partecipanti: oltre 70 fisici e tecnologi dei Laboratori Nazionali di Frascati e di otto Sezioni dell’INFN (Ferrara, Firenze, Napoli, Perugia, Pisa, Roma1, Roma2 e Torino) contribuiscono in modo decisivo al successo dell’esperimento con importanti responsabilità sia sul rivelatore (con lo sviluppo dell’avanzatissimo sistema di tracciamento del fascio, del sistema di veto per i fondi da fotoni e particelle cariche, e del sistema di individuazione dei pioni) che sul complesso sistema di acquisizione dati dell’esperimento.