MEG/MuEDM
La collaborazione internazionale MEG (Italia, Giappone, Svizzera, USA, Russia) ricerca il decadimento μ+ -> e+ γ al Paul Scherrer Institut (Zurigo). Questo decadimento, praticamente proibito nel Modello Standard di fisica delle particelle, è previsto in molte estensioni di questo modello a un livello accessibile sperimentalmente. L'osservazione di μ+ -> e+ γ sarebbe un chiaro segnale di Nuova Fisica mentre vincoli stringenti sul sui Branching Ratio (BR) permettono di porre limiti allo spazio dei parametri di nuovi modelli teorici o addirittura di escluderne alcuni.
Trattandosi di un decadimento molto raro (se esiste) è necessario avere un intenso fascio di muoni; al PSI è disponibile il fascio di muoni continuo più intenso al mondo, fino a 108 muoni al secondo. L'esperimento MEG si pone alla frontiera dell'intensità delle ricerche della Nuova Fisica, complementare alla frontiera dell'energia (LHC). Il risultato finale di MEG, basato sull'analisi dei dati presi nel 2009-2013 è: BR (μ+ -> e+ γ) < 4.2 x 10-13 @ 90% C.L. (EPJC76,8,434, 2016). Si tratta del miglior limite al mondo su questo decadimento.
L'esperimento MEG ha subito un upgrade e l'esperimento MEG II è nella fase di acquisizione dati dal 2021. In un seminario speciale tenutosi presso il Paul Scherrer Institut, la Collaborazione MEG II ha presentato il 20 ottobre 2023 i primi risultati di una nuova ricerca su questo processo, basata sui dati raccolti nel 2021 e pubblicati su EPJC 84,216 (2024). Combinando questi risultati con quelli precedenti dell'esperimento MEG, è stato ottenuto un limite superiore migliorato di BR(μ → eγ) < 3,1 × 10⁻¹³ al 90% C.L., che rappresenta il limite più stringente mai raggiunto su questo processo fino ad oggi.
L'esperimento è ancora in corso e si prevede un aumento di statistica di un fattore venti entro il 2026, con l'obiettivo di migliorare la sensibilità alla probabilità di decadimento di un ordine di grandezza rispetto a MEG.
Il gruppo MEG di Roma è inoltre coinvolto nell'esperimento MuEDM, che ricerca il momento di dipolo elettrico del muone. La presenza di un momento di dipolo elettrico permanente in una particella elementare implicherebbe una violazione della simmetria Carica-Parità (CP) e potrebbe quindi contribuire a spiegare l'asimmetria materia-antimateria osservata nel nostro universo. Nel contesto del Modello Standard, il momento di dipolo elettrico delle particelle elementari è estremamente piccolo, dell'ordine di 10⁻³⁸ e·cm. Tuttavia, molte estensioni del Modello Standard, come la supersimmetria, prevedono valori significativamente più grandi.
L'esperimento muonEDM è stato proposto presso il Paul Scherrer Institut e vuole utilizzare un anello di accumulazione compatto con solenoide da 3 T e implementare la tecnica frozen-spin. L'esperimento, attualmente in fase di costruzione, potrebbe raggiungere una sensibilità di 6 × 10⁻²³ e·cm dopo un anno di acquisizione dati con il fascio di muoni del Paul Scherrer Institut, migliorando il limite attuale, stabilito dall'esperimento Muon g-2 di Brookhaven, di oltre tre ordini di grandezza.
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Opportunità di Tesi:
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Responsabile
Cecilia Voena| Nome | Cognome | Ruolo | Qualifica |
|---|---|---|---|
| Gianluca | Cavoto | Associato | Prof. Associato |
| Daniele | D'Ignazio | Associato | Laureando |
| Elisa | Gabbrielli | Associato | Borsista |
| Daniele | Pasciuto | Dipendente | Tecnologo |
| Valerio | Pettinacci | Dipendente | Tecnologo |
| Francesco | Renga | Dipendente | Ricercatore |
| Susanna | Scarpellini | Associato | Dottoranda |
| Cecilia | Voena | Dipendente | Ricercatrice |