Secondo le leggi della fisica, l’intero universo è governato da quattro forze della natura. Ogni elemento o particella infatti interagisce con le altre grazie a gravità, elettromagnetismo e forze nucleari forte e debole. Si tratta di quello che gli scienziati chiamano modello standard, che dalla fine degli Anni 60 ha consentito di spiegare il comportamento del cosmo senza errori o falle. Un recente studio del Fermilab di Chicago, però, potrebbe essere vicino a una scoperta in grado di rivoluzionare tutto quello che sappiamo. Analizzando le particelle subatomiche dette muoni, gli esperti hanno notato un comportamento anomalo apparentemente inspiegabile. Potrebbe essere frutto di una quinta forza, finora solo ipotizzata e fantasticata. «Siamo vicini a qualcosa di nuovo, un terreno inesplorato», ha detto alla Bbc Brendan Casey, coautore del progetto. Se confermata, sarebbe la scoperta più importante dalla teoria della relatività di Albert Einstein.

Muons act as a window into the subatomic world because information from every particle and force is encoded in #gminus2. If g-2 deviates from the Standard Model, it could be evidence of undiscovered particles or forces, opening the door to exciting new realms of science! pic.twitter.com/HH5Xrd6cjD

— Fermilab (@Fermilab) August 10, 2023

Cos’è la quinta forza della natura e perché è rivoluzionaria

La ricerca, pubblicata sulla rivista scientifica Physical Review Letters, è opera di un team del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), alle porte di Chicago. Gli scienziati hanno studiato il comportamento dei muoni, particelle elementari a carica negativa con massa 200 volte superiore agli elettroni che si formano per esempio quando i raggi cosmici incrociano l’atmosfera terrestre. Li hanno “lanciati” in un acceleratore di particelle circolare dal diametro di 15 metri fino a far raggiungere loro una velocità simile a quella della luce. Dopo circa 1000 giri, hanno iniziato a oscillare in modo anomalo, mostrando una proprietà non riscontrabile nelle quattro forze della natura. Il loro movimento magnetico sarebbe guidato da un’energia ancora sconosciuta, probabilmente la quinta forza. «I muoni possono essere analizzati in modo preciso nel modello standard», ha detto il professor Jon Butterworth dello University College di Londra. «Stavolta però i risultati sono diversi».

What's next? The Muon g-2 experiment is already analyzing data for their final result. Meanwhile, the Muon g-2 Theory Initiative is shoring up the predicted value. Both groups aim to have new results by 2025. It will be a very exciting showdown! #gminus2https://t.co/hoH7oIuuws pic.twitter.com/oSlkDGIRsZ

— Fermilab (@Fermilab) August 10, 2023

«Questa discrepanza tra risultato e previsione potrebbe essere il Sacro Graal della fisica», ha precisato al Guardian Mitesh Patel dell’Imperial College londinese. «Siamo al punto di partenza di una rivoluzione di quanto sappiamo sull’universo». Prima di appuntare una nuova teoria, però, i ricercatori avranno bisogno di ulteriori conferme attese entro il 2025. «Il prossimo passo sarà la resa dei conti», ha spiegato Patel. Gli ha fatto eco anche il fisico italiano Graziano Venanzoni, docente all’università di Liverpool che ha parlato alla Bbc di «qualcosa di importante che ancora non sappiamo descrivere». Oltre al Fermilab di Chicago, alcuni scienziati del Large Hadron Collider del Cern sono al lavoro per confermare la teoria della quinta forza. Con esperimenti diversi hanno raggiunto simili conclusioni, in attesa di conferma da ulteriori analisi.

Dal Big Bang alla materia oscura, cosa potrebbe cambiare nella fisica

Da tempo gli scienziati ipotizzavano la presenza di una quinta forza della natura capace di muoversi nel cosmo. La sua esistenza, se confermata, potrebbe infatti aiutare la comprensione sulle galassie, capendo perché continuano ad accelerare anche dopo il Big Bang o perché ruotano troppo velocemente rispetto a quanto dovrebbero in base alla materia che contengono. Forse, la quinta forza potrebbe persino svelare il segreto della materia oscura, ipotetica componente che non emetterebbe radiazioni elettromagnetiche. «Aprirebbe una nuova finestra sul mondo della fisica», hanno chiosato entusiasti gli scienziati del Fermilab.