Particella X17

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Particella X17
ClassificazioneParticella elementare
InterazioniQuinta forza
StatusIpotetica
SimboloX17
Teorizzata2015
Proprietà fisiche
Massa16,84±0,36 MeV[1]
Vita media10−14 s[2]
Carica elettrica0 e

La particella X17 è una particella elementare ipotetica proposta dal ricercatore ungherese Attila Krasznahorkay e dai suoi colleghi per spiegare alcuni risultati di misurazione anomali,[2][3] ossia grandi angoli osservati nei percorsi di traiettoria delle particelle prodotte durante una transizione nucleare di atomi di berillio-8 e in atomi di elio stabili.[4] La particella potrebbe essere il vettore forza per un'ipotetica quinta forza, possibilmente connessa con la materia oscura,[4] ed è stata descritta come un bosone X "protofobo" (cioè che ignora i protoni)[5] con una massa di circa 17 MeV.[4]

Storia

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Nel 2015 Krasznahorkay e i suoi colleghi dell'ATOMKI, l'istituto ungherese per la ricerca nucleare, ipotizzarono l'esistenza di un nuovo bosone leggero con una massa di circa 17 MeV (34 volte più pesante dell'elettrone).[6] Nel tentativo di trovare un fotone scuro, il team sparò protoni contro bersagli sottili di litio-7, il che generò nuclei instabili di berillio-8 che poi decaddero e produssero coppie di elettroni e positroni.[2] Decadimenti in eccesso vennero osservati con un angolo di apertura di 140° tra elettroni e positroni e un'energia combinata di circa 17 MeV. Questo indicò che una piccola frazione di berillio-8 potesse liberare la sua energia in eccesso sotto forma di una nuova particella. Il risultato è stato ripetuto con successo dal team.[4]

Nel 2016 Feng et al. proposero che un bosone X "protofobo", con una massa di 16,7 MeV e accoppiamenti soppressi ai protoni rispetto a neutroni ed elettroni nell'intervallo del femtometro, avrebbe potuto spiegare i dati.[7] La forza potrebbe inoltre spiegare il momento magnetico anomalo dei muoni e fornire un candidato per la materia oscura. Al 2019 sono in corso diversi esperimenti di ricerca per tentare di convalidare o confutare questi risultati.[6][7]

Nel 2019 Krasznahorkay et al. pubblicarono un preprint annunciando che lui e il suo team di ATOMKI avevano osservato con successo le stesse anomalie nel decadimento degli atomi di elio stabili che erano state osservate nel berillio-8, rafforzando la tesi dell'esistenza della particella X17.[1] Questo è stato riportato nel giornalismo scientifico, concentrandosi in gran parte sulle implicazioni che l'esistenza della particella e di una quinta forza corrispondente avrebbero nella ricerca della materia oscura.[8][9][10]

Scetticismo

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Al dicembre 2019 la pubblicazione dell'ATOMKI descrivente la particella non è stata ancora soggetta a revisione paritaria e dovrebbe essere dunque considerata come preliminare.[11] In più, tentativi del CERN e di altri gruppi volti a identificare la particella non hanno avuto successo finora.[12]

Il team dell'ATOMKI affermò inizialmente di aver trovato numerose altre particelle nuove nel 2016, ma abbandonò in seguito queste dichiarazioni. Il team è stato anche accusato di selezionare i risultati che supportavano l'esistenza di particelle nuove, scartando i risultati nulli (una pratica nota come cherry picking).[5][13]

La particella non è infine consistente col modello standard e quindi la sua eventuale esistenza necessiterebbe di essere spiegata attraverso un'altra teoria.[3]

Note

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  1. ^ a b (EN) A.J. Krasznahorkay, M. Csatlos e L. Csige, New evidence supporting the existence of the hypothetic X17 particle, su arXiv, 23 ottobre 2019. URL consultato il 9 aprile 2021.
  2. ^ a b c (EN) A. J. Krasznahorkay, M. Csatlós, L. Csige, et al., Observation of Anomalous Internal Pair Creation in ⁸Be: A Possible Indication of a Light, Neutral Boson, in Physical Review Letters, vol. 116, n. 4, American Physical Society, 26 gennaio 2016, p. 042501, Bibcode:2016PhRvL.116d2501K, DOI:10.1103/PhysRevLett.116.042501, PMID 26871324. URL consultato il 9 aprile 2021.
  3. ^ a b (EN) Jonathan O'Callaghan, Evidence of New X17 Particle Reported, but Scientists Are Wary, in Scientific American, 9 dicembre 2019. URL consultato il 9 aprile 2021.
  4. ^ a b c d (EN) Harry Cockburn, Scientists may have discovered fifth force of nature, laboratory announces, in The Independent, 20 novembre 2019. URL consultato il 9 aprile 2021.
  5. ^ a b (EN) Natalie Wolchover, Evidence of a 'Fifth Force' Faces Scrutiny, in Quanta Magazine, 7 giugno 2016. URL consultato il 9 aprile 2021.
  6. ^ a b (EN) Edwin Cartlidge, Has a Hungarian physics lab found a fifth force of nature?, in Nature, 25 maggio 2016, DOI:10.1038/nature.2016.19957. URL consultato il 9 aprile 2021.
  7. ^ a b (EN) J. L. Feng, B. Fornal, I. Galon, et al., Protophobic Fifth-Force Interpretation of the Observed Anomaly in ⁸Be Nuclear Transitions, in Physical Review Letters, vol. 117, n. 7, American Physical Society, 11 agosto 2016, p. 071803, DOI:10.1103/PhysRevLett.117.071803. URL consultato il 9 aprile 2021.
  8. ^ (EN) Mike McRae, Physicists Claim They've Found Even More Evidence of a New Force of Nature, in ScienceAlert, 20 novembre 2019. URL consultato il 9 aprile 2021.
  9. ^ (EN) Ryan Prior, A 'no-brainer Nobel Prize': Hungarian scientists may have found a fifth force of nature, in CNN, 23 novembre 2019. URL consultato il 9 aprile 2021.
  10. ^ (EN) Amit Malewar, Scientists may have discovered the fifth force of nature, in Tech Explorist, 21 novembre 2019. URL consultato il 9 aprile 2021.
  11. ^ (EN) Mara Johnson-Groh, Mysterious 'Particle X17' Could Carry a Newfound Fifth Force of Nature, But Most Experts Are Skeptical, in Live Science, 9 dicembre 2019. URL consultato il 9 aprile 2021.
  12. ^ (EN) D. Banerjee, V. E. Burtsev, A. G. Chumakov, et al., Search for a Hypothetical 16.7 MeV Gauge Boson and Dark Photons in the NA64 Experiment at CERN, in Physical Review Letters, vol. 120, n. 23, American Physical Society, 8 giugno 2018, p. 231802, Bibcode:2018PhRvL.120w1802B, DOI:10.1103/PhysRevLett.120.231802, PMID 29932721. URL consultato il 9 aprile 2021.
  13. ^ (EN) Ethan Siegel, This Is Why The 'X17' Particle And A New, Fifth Force Probably Don't Exist, in Forbes, 26 novembre 2019. URL consultato il 9 aprile 2021.
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