Avrete visto qualche titolo questa settimana sulla scoperta di una quinta forza fondamentale della natura. Forse avete anche letto qualcosa a riguardo, ma poi probabilmente avete smesso di leggere, perché… fisica delle particelle, quanti, bosoni, portatori di forza…

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Se ti ricordi qualcosa della fisica che hai imparato a scuola, è possibile che tu ricordi che ci sono quattro forze fondamentali della natura.

Sono in ordine sparso la gravità, l’elettromagnetismo, la forza nucleare debole e la forza nucleare forte.

Quinta? Dovrei conoscere le altre quattro?

La gravità è abbastanza facile da capire: due cose qualsiasi che hanno massa (atomi, persone, pianeti, stelle) sono attirate l’una verso l’altra. Più grande è la massa, più forte è l’attrazione. Facile facile.

Elettromagnetismo? Beh, è semplice, è elettricità e magnetismo messi insieme. Sì, ma questo non spiega davvero come funziona. La forza elettromagnetica spiega come le cose caricate elettricamente (positivamente o negativamente) interagiscono tra loro. Uno dei grandi risultati è che una carica magnetica può creare una carica elettrica e viceversa. Queste interazioni sono responsabili della generazione di energia elettrica, che è una cosa piuttosto importante. L’elettromagnetismo e il modo in cui spinge e tira gli oggetti è responsabile dell’energia in cose come batterie e magneti, ma include anche la luce, che è solo onde di radiazione elettromagnetica.

Le altre due sono la forza debole e la forza nucleare forte e mentre sono entrambe più forti della gravità agiscono solo nei minuscoli spazi tra gli atomi, e negli spazi ancora più piccoli dove la fisica quantistica inizia a rendere tutto molto strano.

La forza nucleare forte infatti è la più forte delle quattro forze conosciute e fondamentalmente la colla che lega tutto insieme. È responsabile di mantenere stabili protoni e neutroni (che insieme agli elettroni compongono gli atomi) e permette loro di legarsi nei nuclei atomici. La forza debole d’altra parte è responsabile del decadimento radioattivo, l’opposto della forza forte, è ciò che controlla come le cose a livello nucleare vanno in pezzi. Oh, e comunque è responsabile della fusione, e mantiene il nostro sole luminoso e caldo.

Queste sono le quattro forze, senza entrare troppo nel merito di come funzionano queste cose.

E allora una quinta forza?

Ma abbiamo bisogno di addentrarci un po’ nei dettagli, perché dobbiamo sapere cosa fa sì che la gravità o qualsiasi altra forza facciano effettivamente il loro lavoro.

Un corpo con massa inizia magicamente a muoversi verso un’altra cosa massiccia? No, è reso possibile da cose chiamate particelle portatrici di forza. I vettori di forza sono le particelle che portano informazioni tra le cose e dicono loro come comportarsi. Pensate ai vettori di forza come a piccole costituzioni tascabili per ciascuna delle quattro forze fondamentali. Essi stabiliscono non solo tutte le regole su come comportarsi, ma costringono anche le forze (ha) ad agire secondo quelle regole.

I portatori di forza per la gravità sono cose ipotetiche chiamate gravitoni, per l’elettromagnetismo sono i fotoni. Per la forza nucleare debole i portatori si chiamano particelle W e Z, e per la forza nucleare forte, gluoni. Questi portatori di forza sono tutti classificati come esempi di bosoni.

Ma l’anno scorso, un gruppo di fisici dell’Accademia Ungherese delle Scienze ha visto ciò che il dipartimento di fisica dell’Università della California a Irvine (UCI) ha chiamato “anomalie sconcertanti nei loro dati sperimentali”. Gli ungheresi non erano sicuri di cosa fossero le anomalie, ma indicavano l’esistenza di un nuovo tipo di particella luminosa. Questo è il massimo che hanno ottenuto. Non erano in grado di capire se questa nuova particella avesse massa, o se fosse un nuovo tipo di bosone senza massa, come un fotone.

Purtroppo, per parafrasare Abraham Lincoln, il mondo “non ha notato né ricordato a lungo” il lavoro degli scienziati ungheresi.

Fatta eccezione per un team di fisici guidato da Jonathan Feng, professore di fisica e astronomia dell’UCI. Insieme al suo team, Feng ha dato un’occhiata al lavoro degli ungheresi, ha messo insieme una serie di altri esperimenti simili e ha deciso che gli ungheresi potrebbero in effetti aver trovato un nuovo tipo di bosone portatore di forza.

“A volte”, dice Feng, “lo chiamiamo anche solo il bosone X, dove X significa sconosciuto”. Se hanno ragione, una nuova particella portatrice di forza significa che ci deve essere una nuova forza, una quinta forza fondamentale.

Il lavoro dei team è stato appena pubblicato sulla rivista Physical Review Letters. “Se è vero, è rivoluzionario”, ha detto Feng. “Per decenni, abbiamo conosciuto quattro forze fondamentali… questa scoperta di una possibile quinta forza cambierebbe completamente la nostra comprensione dell’universo, con conseguenze per l’unificazione delle forze e la materia oscura”.

E no, a questo punto non parleremo nemmeno della materia oscura. Feng dice che è stata semplicemente trascurata in passato. “Le sue interazioni sono molto deboli”, dice Feng.

Ma aggiunge: “Ci sono molti gruppi sperimentali che lavorano in piccoli laboratori in tutto il mondo che possono dare seguito alle affermazioni iniziali, ora che sanno dove cercare”.

Quindi cosa fa e cosa significa?

Questa nuova forza è molto simile all’elettromagnetismo, ma, secondo Tim Tait che è il coautore del “mentre la normale forza elettrica agisce su elettroni e protoni, questo bosone ritrovato interagisce solo con elettroni e neutroni – e ad un raggio estremamente limitato.”

Ma sono necessarie ulteriori ricerche per determinare esattamente cosa significa QUELLO quando si tratta di come funziona il mondo fisico.

Quindi, se questa nuova forza è confermata, cosa farebbe per la nostra comprensione del mondo? Nemmeno Feng lo sa ancora. Ma non mancano le speculazioni. Potrebbe avere un ruolo nell’aiutare gli scienziati a trovare il Santo Graal della fisica, la Grande Teoria Unificata. Questa quinta forza potrebbe aiutare a unificare gli effetti delle forze elettromagnetiche, deboli e nucleari forti, “manifestazioni”, dice Feng, “di una forza più grande e fondamentale.”

È stato a lungo il sogno dei fisici di capire se o come l’elettromagnetismo, e le forze nucleari forte e debole funzionano insieme, e questa nuova forza potrebbe essere un grande pezzo di quel puzzle.

Se possiamo provare l’esistenza di questa quinta forza potrebbe portarci un passo più vicino a dare un senso reale a come funziona il nostro universo.

Capito?