Alla ricerca del bosone Z’: il punto di passaggio fra materia ordinaria e materia oscura

Si restringe il campo di ricerca del bosone Z’, l’ipotetico ‘portale’ fra materia ordinaria e materia oscura. Il risultato emerge da uno studio pubblicato sulla rivista Physical Review Letter che riguarda i primi dati prodotti dall’esperimento Belle II. Un pool internazionale di scienziati – fra cui anche i fisici dell’Università di Pisa e della Sezione di Pisa dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – ha analizzato le collisioni fra elettroni e positroni avvenute nel 2018 nell’acceleratore SuperKEKB, nel laboratorio KEK, a Tsukuba, in Giappone.

“Il nostro studio pone dei nuovi limiti all’esistenza di Z’, restringendo il campo in cui questa particella potrebbe essere osservata – spiega il professor Francesco Forti dell’Ateneo pisano – quello che stiamo cercando è un punto di passaggio tra la materia ‘ordinaria’ di cui è fatto tutto ciò che conosciamo, compresi noi stessi, e la materia oscura, ancora mai osservata, e che ipotizziamo sia cinque volte maggiore di quella ‘ordinaria’ per spiegare alcuni effetti gravitazionali che osserviamo nell’universo”.

Secondo gli scienziati il bosone Z’ è uno dei candidati più promettenti per connettere la materia oscura al Modello Standard, cioè la teoria che descrive con successo il mondo ordinario a noi oggi noto. Questa ipotetica particella potrebbe essere prodotta nelle collisioni tra elettroni e positroni e modelli teorici e simulazioni dettagliate predicono che l’esperimento Belle II sarebbe in grado di rivelarla.

“A Pisa nei laboratori dell’Università e dell’INFN abbiamo realizzate le parti anteriori e posteriori del rivelatore di vertici Silicon Vertex Detector che costituisce il cuore dell’esperimento – dice Forti – il nostro contributo ha inoltre riguardato le risorse di calcolo per l’analisi dei dati e nello specifico nel gruppo internazionale che ha portato avanti l’analisi dello Z’ spiccano quattro nostri giovani laureati magistrali, Laura Zani, Luigi Corona, Giacomo De Pietro, Alberto Martini”.

“I dati oggetto di questa analisi sono stati raccolti nel 2018 – conclude Forti – Attualmente a causa della pandemia COVID-19, tutti i viaggi a KEK sono sospesi, ma l’esperimento e l’acceleratore continuano ad operare grazie agli sforzi del personale residente a KEK e alla collaborazione internazionale attraverso connessioni telematiche”.