Particella X17

Particella X17
ClassificazioneParticella elementare
InterazioniQuinta forza
StatusIpotetica
SimboloX17
Teorizzata2015
Proprietà fisiche
Massa16,84±0,36 MeV
Vita media10−14 s
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, 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. La particella potrebbe essere il vettore forza per un'ipotetica quinta forza, possibilmente connessa con la materia oscura, ed è stata descritta come un bosone X "protofobo" (cioè che ignora i protoni) con una massa di circa 17 MeV.

Storia

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). 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. 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.

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. 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.

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. 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.

Scetticismo

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. In più, tentativi del CERN e di altri gruppi volti a identificare la particella non hanno avuto successo finora.

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).

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

Note

  1. 1 2 (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. 1 2 3 (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. 1 2 (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. 1 2 3 4 (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. 1 2 (EN) Natalie Wolchover, Evidence of a 'Fifth Force' Faces Scrutiny, in Quanta Magazine, 7 giugno 2016. URL consultato il 9 aprile 2021.
  6. 1 2 (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. 1 2 (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.