NA62

Responsabile Locale: Cristina BIINO

Fin dagli anni 60 il sistema dei mesoni K (detti Kaoni), particelle che contengono un quark strange, ha mostrato di essere un laboratorio eccezionale per lo studio di nuovi fenomeni, come mixing, oscillazioni e rigenerazione nel sistema dei kaoni neutri. Lo studio sperimentale del sistema dei kaoni neutri ha progredito passo a passo con lo sviluppo del Modello Standard. In particolare la scoperta della violazione CP è stata di stimolo per i fisici Kobayashi e Maskawa (premi Nobel per la fisica nel 2008) nel proporre l’esistenza di una terza generazione di quark (i quark “top” e “beauty”, poi effettivamente osservati sperimentalmente).

Fin dal 1984, utilizzando una linea di fascio proveniente dall’acceleratore Super Proton Synchrotron, nella North Area (abbreviazione NA) del CERN, è in corso un programma sperimentale dedicato allo studio della violazione di CP (una sottile differenza fra particelle e antiparticelle che può essere considerata alla base  dell’asimmetria di materia e antimateria nell’Universo) nei sistemi dei mesoni K. L’ esperimento esperimento NA48 (sito web NA48) ha verificato in modo definitivo l’esistenza della violazione diretta della simmetria CP nei decadimenti dei mesoni neutri K^0  nel decadimento in due pioni, un effetto minuscolo in accordo con lo schema previsto dal mescolamento (fixing) dei quark nell’interazione debole, nel contesto del Modello Standard. Purtroppo i risultati disponibili ad oggi non consentono una interpretazione quantitativamente sufficiente del difetto di antimateria nell’Universo ma con gli esperimenti attuali e quelli in fase di progettazione (come per es l’esperimento BELLE2) si proseguirà nella ricerca di nuove sorgenti di violazione di CP.

Il Modello Standard, nonostante i notevoli successi, richiede un completamento, per esempio con la Supersimmetria, detta anche SUSY (la ricerca di particelle supersimmetriche è uno dei goals di LHC) (vedi anche Minimal Supersymmetric Standard Model). Queste particelle non possono essere prodotte nei decadimenti dei kaoni, in quanto, qualora esistano, avrebbero massa maggiore, ma possono essere osservate in modo indiretto, poiché il loro scambio “virtuale” può influire sul  decadimento del kaone carico K^+ in un pione positivo, un neutrino e un antineutrino. Questo decadimento è estremamente raro (meno di uno su 10 miliardi, il decadimento più raro misurato sperimentalmente) ma la probabilità potrebbe aumentare in modo sensibile se esistessero le particelle supersimmetriche. Un eccesso di decadimenti di questo tipo sarebbe una indicazione di nuova fisica. Lo scopo di NA62 (sito web NA62) è proprio quello di osservare almeno un centinaio di questi decadimenti rarissimi misurandone la probabilità con una precisione del 10% circa. Per ottenere una precisione del 10% è necessario riuscire a limitare il numero di eventi di fondo, legati a decadimenti più frequenti, a uno su 100 miliardi.

La collaborazione NA62 è la continuazione di NA48 e utilizza in parte rivelatori ereditati da NA48. Il rivelatore è distribuito lungo i circa 100 metri della linea di decadimento dei kaoni carichi e deve identificare e misurare le caratteristiche cinematiche delle particelle del fascio (usando un tracciatore al silicio sul fascio, il cosiddetto  Gigatracker, responsabilità del gruppo di Torino) e di quelle prodotte nei decadimenti. Il fondo più insidioso è legato alla presenza di fotoni, per questo uno dei rivelatori più importanti è il calorimetro elettromagnetico a kripton liquido, costruito dal gruppo di Torino, che misura la presenza e l’energia dei fotoni.

Gruppo di Torino

Il gruppo di Torino si occupa principalmente di costruire il Gigatracker e del sistema di Trigger. La prima presa dati avviene nell’autunno del 2014 e proseguirà per i prossimi circa 3 anni.

Cristina Biino

Roberta Arcidiacono

Flavio Marchetto

Ezio Menichetti

Giorgia Mila

Dario Soldi

Manuel Da Rocha Rolo

Sara Garbolino

Per maggiori informazioni, articoli, foto, visitare il sito ufficiale di NA62: http://na62.web.cern.ch/na62/Home/Home.html