Un sacco di muoni inspiegati

Scusate il micropost tecnico, ma una notizia del genere va data, specie in questo periodo di traversata del deserto in attesa della ri-partenza di LHC. L'esperimento CDF a Fermilab ha appena annunciato di aver visto alcuni eventi in cui qualcosa produce una cascata di muoni, raggruppati in qualche cosa che assomiglia molto a un jet, ma di leptoni. La notizia è succulenta, perché non ci sono molti modi per ottenere un effetto simile nel quadro del Modello Standard, e dunque l'osservazione potrebbe essere la traccia di una qualche nuova particella esotica, il segno (finalmente?!) di nuova fisica.

Ovviamente le speculazioni si sprecano: qualche audace tira in ballo i preoni, i più discutono di materia oscura. I colleghi di CDF sono ovviamente ben più cauti, e nell'articolo si limitato a descrivere il fenomeno anomalo. Perché si sa, questo genere di eventi potrebbe anche solo essere una bizzarra forma di rumore di fondo, per cui la cautela è d'obbligo, fino a quando qualche altra osservazione (per esempio di D0, l'esperimento gemello di CDF a Tevatron) non dovesse vedere un fenomeno simile, o altre osservazioni parallele corroborassero quanto visto da CDF. E per questo tipo di conferme ci vorrà parecchio tempo. Bom, vado a finire la lettura dell'articolo; per chi volesse un riassunto, il blog di Tommaso è sempre prezioso.

Update (3 novembre 2008): come accennavio ieri mattina tra i commenti, stanotte è uscito un secondo articolo dove si cerca di interpretare l'origine fisica della "jet" di muoni: si tratta forse del decadimento multiplo di una nuova particella pesante? Stampo e vado a studiare. Nell'attesa, c'e una cosa interessante da notare: il primo articolo (quello che descrive l'osservazione) è firmato da quasi tutta la collaborazione CDF. Il secondo (quello che contiene la possibile interpretazione del fenomeno) è firmato da sole sette persone, gli autori dell'analisi. Il che ci dice probabilmente qualcosa sul clima di scetticismo interno a CDF rispetto a questi risultati: una cosa è vedere un fenomeno bizzarro che c'è ma non ha (ancora) spiegazioni chiare, un'altra è riuscire a giustificarne l'origine fisica con sicurezza.

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18 Commenti

  1. Max
    Pubblicato il 31 ottobre 2008 alle 16:22 | Permalink

    .... ma i preoni non erano stati scartati come semibufala ? Ricordo di anni fa che in qualche esperimento con i collisori se ne parlo', visto che si verificavano urti strani spiegabili (pare) solo col fatto che i quarks fossero composti da sub particelle, ma poi mi risulta che si sia accantonata la cosa... o non ancora ?

    Max

  2. Pubblicato il 31 ottobre 2008 alle 16:39 | Permalink

    Beh, i modelli attuali dei preoni hanno qualche problema, ma l'idea di per se rimane buona. Che male c'è a tentare di spaccare ancora un po' quello che ritieni fondamentale? La ricerca d una possibile compositeness di quark e leptoni è tutt'ora attuale. E, giusto per mettere una pulce nell'orecchio: non ti inquieta un po' che la carica elettrica dei quark sia frazionaria, e si combini esattamente in stati di carica intera come quella dei leptoni? Una bella coincidenza, non trovi?

  3. Max
    Pubblicato il 31 ottobre 2008 alle 16:47 | Permalink

    Se devo dirla tutta, il fatto delle cariche frazionarie dei quarks mi e' sempre sembrata una cosa molto tirata per i capelli, SOPRATTUTTO per il fatto che citi, cioe' che si combinano esattamente in cariche unitarie indivisibili. Il problema dei prioni, se non ricordo male, era che avrebbero dovuto avere (secondo le teorie attuali) una massa MOLTO piu' grande delle particelle risultanti dalla loro unione.
    Adesso, non dico che sia impossibile, ma credo che cio' costituirebbe un sano stravolgimento della MQ.... O forse dare qualche effettivo indizio su cosa sia la massa.

    E' vero che un atomo di elio ha una massa inferiore a quella dei suoi costituenti separati.... ma di poco. Quella dei prioni dovrebbe essere (se non ricordo male) parecchie volte piu' grande di quella dei quark che costituiscono... il che vuol dire che l' unione di preoni per formare un quark (sempre che e=mc2 sia valida anche a quei livelli) dovrebbe rilasciare una quantita' immensa di energia.

    Cmq.... sto parlando da "quasi" convinto che la materia abbia struttura frattale, e che quindi alla "fine" delle particelle non ci si arrivera' mai 🙂

    Max

  4. delo
    Pubblicato il 31 ottobre 2008 alle 18:05 | Permalink

    scusa per curiosita', prima di leggermi l'articolo.
    in che regione di rapidita' sono?

    delo

  5. Xisy
    Pubblicato il 31 ottobre 2008 alle 22:46 | Permalink

    Ciao,
    anche se è la prima volta che sento parlare di jets muonici, sembra una scop.. ehm, osservazione molto interessante; ancora forse è presto per parlare di scoperta (men che meno di nuova fisica), ma da una collaborazione come CDF mi aspetto che siano ben sicuri di quello che vedono prima di pubblicare risultati così poco spiegabili.

    Da incorniciare il commento di Dorigo:
    "I imagine hordes of theoretical physicists canceling flights, conferences, and courses today, making room for some serious thinking in their agendas. Good luck!"

    PS - penso comunque che la "scoperta" dell'anno sia il recente risultato di Pamela sul flusso di positroni cosmici. La collaborazione si è finalmente rilasciare risultati ufficiali:
    http://arxiv.org/abs/0810.4995v1
    Le due cose potrebbero anche essere ben collegate, ma anche qui, ancora è presto per parlare..

  6. Pubblicato il 1 novembre 2008 alle 09:02 | Permalink

    @Delo: ho finito di leggere l'articolo ieri, le selezioni sono tante e diverse, specie nel caso di eventi con molti muoni in un cono stretto (queste specie di "jet muonici"). In generale direi che la coppia di muoni principale ha p_T > 3 GeV ed \eta < 0.7, anche se altrove la selezione sulla pseudorapidità potrebbe essere più stringente. Non conosco a sufficienza lo spettrometro di CDF per dire di più. Tu hai qualche idea in mente? @Xisy: in ogni cado io sposo la posizione cauta e magari scettica di Tommaso. In generale, quello che mi lascia più perplesso nell'articolo è la bassissima correlazione tra i parametri di impatto dei muoni nello stesso"jet". C'è qualcosa che mi sfugge... proverò a chiedere a Tommaso direttamente. Quanto a Pamela, si parla anche di questo nel blog di Peter Woigt che linkavo (ed è proprio l'altro articolo che leggerò nel weekend).

  7. Pubblicato il 1 novembre 2008 alle 12:06 | Permalink

    meno male che ci siete (Tommaso incluso), adesso capisco un po' meglioMateria oscura: perhaps CDF has laid a "black swan"sylvie aka l'Oca

  8. delo
    Pubblicato il 2 novembre 2008 alle 01:57 | Permalink

    cosi' pensieri volanti (non ho avuto tempo di leggerle l'articolo) solo il blog;
    Si tratta comenque di eventi a bassa rapidita' dai ricordi che ho di ATLAS (suppenendo lo stesso per CDF) il tracciamento se il pt e' abbastanza alto non dovrebbe avere grossi problemi; siccome si parlava di sezioni d'urto del b pensavo ad eventi in avanti magari confondibili e non ricostruibili bene. Quindi qualcosa che LHCb farebbe benissimo 🙂
    Inoltre, quali sarebbe le cariche in gioco? il "muon-jet" e' ha somma delle cariche uguale o diversa da zero?
    Energia mancante?

    Cmq l'articolo e' troppo lungo...
    delo

  9. Pubblicato il 2 novembre 2008 alle 13:59 | Permalink

    Naa, dai, non è troppo lungo: per un'osservazione così delicata serve un certo dettaglio sulle selezioni e i trigger, e sull'analisi. Ok, ci vanno un paio d'ore per mandarlo giù, ma per una settantina di pagine è normale. Quanto ai dettagli sulla fisica, apparentemente lunedì dovrebbe uscire un altro paper con le possibili interpretazioni. Per cui... portati avanti 😉

  10. delo
    Pubblicato il 4 novembre 2008 alle 18:34 | Permalink

    Informazioni (interne da CDF - chi non condivide il paper) e idee che mi sono fatto.
    1 - E' risaputo che il punch-through non e' spiegato bene, modellizzato a volte male e nei montecarlo per niente simulato; problema che cmq anche io/noi dovremo affrontare per venire a capo del pion/muon mis-id e vari fondi di QCD.
    Tutto questo segnale e' pura confusione di pioni mis-identificati che sciamano alla fine del calorimetro adronico e che quindi producono hit nelle muon-chamber.
    2- Come dici tu, non c'e' correlazione tra i parametri di impatto tra i muoni dello stesso getto, che se si pensa alla shower che finisce nelle camere a muoni e' completamente comprensibile.
    3- Se si considerano i tagli piu' tight sulla bonta' delle tracce, il segnale sparisce. Mi aspetterei che un segnale, se le tracce sono migliori, rimanga.

    Non so...
    cresce lo scetticismo...

    delo

  11. Pubblicato il 4 novembre 2008 alle 22:46 | Permalink

    Si, capisco (e condivido: sono scettico per natura!).

    Non so se hai letto il secondo paper: per poter giustificare la bassissima correlazione tra i parametri d'impatto delle diverse tracce devono introdurre ben 3 nuove particelle. Per carità, tutto può essere, a volte la natura è bizzarra (e in effetti -concediamolo - è più facile immaginare 4 oggetti che decadono in 2 tau l'uno, che un oggetto solo che decade in 8 tau), epperò ci sono troppe cose bizzarre. Non ultimo il fatto che le distribuzioni di massa invariante di questi presunti "nuovi stati" non sembrano nemmeno lontanamente qualcosa che comprendiamo (tipo una produzione risonante). Mah... i tuo punto 3 mi sembra un'obiezione forte. In ogni caso, un po' di movimento non guasta, va... ;-P

    P.S. quando dici io/noi pensi a LHC? Ad ATLAS? Insomma, quanto siamo colleghi? 🙂

  12. delo
    Pubblicato il 5 novembre 2008 alle 01:59 | Permalink

    Il secondo paper non ho fatto in tempo a leggerlo ma ho visto l'abstract e in effetti sembra veramente strano e la persona con cui ho parlato (il mio capo, ma non diciamolo troppo forte) dice che quella spiegazione e' campata per aria, troppo assurda.
    Provero' a leggerlo se ho tempo.

    Diciamo che eravamo colleghi anche abbastanza stretti...
    ho lavorato per un annetto in ATLAS nel gruppo pixel a Milano (per la tesi) e facevo digitizzazione e sincronizzazione (se i pixel nn si sincronizzano potrebbe essere colpa mia 😛 )
    Adesso sono PhD in LHCb e faccio (strano a dirsi) misure di elettrodebole.

    ciao
    delo

  13. Pubblicato il 5 novembre 2008 alle 08:34 | Permalink

    Coraggio, il secondo paper sono solo 6 pagine! 🙂
    Pixel a Milano? Ragusa, Meroni & C.? In che periodo? Del tipo che potremmo anche aver preso il caffè insieme. O potrei aver fatto le esercitazioni a uno dei tuoi corsi?

  14. delo
    Pubblicato il 6 novembre 2008 alle 12:07 | Permalink

    Si' con loro. ho finito poco piu' di un anno fa.
    Caffe' insieme non mi sembra ed esercitazioni nemmeno;
    Nei famosi laboratori di calcolo ricordo che c'erano Leonardo e Alfio
    ma si parla del primo anno di universita' cioe' di almeno 6/7 anni fa
    e quindi potrei sbagliarmi...
    ciao

  15. Pubblicato il 6 novembre 2008 alle 12:31 | Permalink

    Leonardo ed io abbiamo condiviso l'ufficio per 4 anni, e facevamo insieme le esercitazioni di calcolo tra il 2001 e il 2003. Probabilmente ti ho mancato...

  16. ciccio
    Pubblicato il 6 novembre 2008 alle 17:39 | Permalink

    be devo dire che la fifica attuale del protone emotichico , e della curvatura del atomo izcotiniolate è all'inizio noi al cern stiamo lavorando in sereto a questo e dando la scusa dell'acceleratore guasto, comnque i protoni e i nerchiatoroni sono buoni ma i cazzochefotoni di protoni sno meglio quindi vi consigli di studiare un po di più...

    Supercazzola

  17. Pubblicato il 6 novembre 2008 alle 18:04 | Permalink

    LOL 🙂

    Ok, ok, ma c'era il disclaimer pure all'inizio del post, no? Che sarebbe un po' piu` "tecnico" del solito... Chiedo venia ;-P

  18. delo
    Pubblicato il 25 maggio 2009 alle 23:31 | Permalink

    ciao
    dopo qualche mese segnalo ancora una presentazione sul tema tenutasi oggi alla LHCb week.

    http://indico.cern.ch/getFile.py/access?subContId=5&contribId=1&resId=0&materialId=slides&confId=58515

    pare che alcuni in CDF insistano; c'e' anche una spiegazione per cui D0 non vede questi ghost

    delo

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  • Mi chiamo Marco Delmastro, sono un fisico delle particelle che lavora all'esperimento ATLAS al CERN di Ginevra.

    Su Borborigmi di un fisico renitente divago di vita all'estero lontani dall'Italia, fisica delle particelle e divulgazione scientifica, ricerca fondamentale, tecnologia e comunicazione nel mondo digitale, educazione, militanza quotidiana e altre amenità.

    Ho scritto un libro, Particelle familiari, che prova a raccontare cosa faccio di mestiere, e perché.

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