Tagli e abbagli

    C'era una volta un esperimento che poteva cambiare il volto della Fisica Nucleare, condotto da fisici rinomati in un rispettabile, anzi prestigioso laboratorio tedesco, un luogo dove capitava di scoprire nuovi elementi chimici, tipo l'assio, così, con naturalezza. Gli sperimentatori avevano l'obiettivo di misurare la probabilità di produzione di positroni (il gemello scemo dell'elettrone, quello che ha la sua stessa massa ma carica positiva) nello scontro tra ioni pesanti, robe pericolose come Uranio e Torio soprattutto. La motivazione teorica, che c'è sempre una motivazione teorica che ispira un esperimento, era che attraverso tali collisioni si potessero creare le condizioni per generare campi elettrici spaventosamente forti in grado di cambiare radicalmente la struttura del vuoto di QED (QED sta per Elettrodinamica Quantistica ed è la teoria quantistica del campo elettromagnetico, quella che descrive le interazioni tra le particelle cariche). Il vuoto delle teorie quantistiche è un animale pericoloso, è tutt'altro che vuoto, è elettricamente neutro e stabile ma ricco di entità virtuali, ad esempio coppie di particelle di carica opposta (elettroni e positroni) che come le acciughe che fanno il pallone, emergono e vi si immergono nei tempi concessi dal principio di indeterminazione. Quando siamo in presenza di campi forti e forti vuol dire generati da particelle con una carica Ze con Z>173, si immagina che accada l'ira di Dio, le coppie virtuali possono venir separate, il vuoto si carica di elettroni ed i positroni zampillano liberi e misurabili. In teoria, almeno. L'idea fu dunque quella di riprodurre in laboratorio questa situazione fisica inusuale provando a formare, per un tempo brevissimo, un molecolone nucleare con numero atomico Z pari alla somma dei numeri atomici dei due ioni collidenti. 

    A fare le misure ci pensarono due distinti gruppi di ricerca e per qualche anno vennero acquisiti dati che tornavano con tutti i meccanismi noti di produzione di positroni in un processo del genere (e che non vi spiego per evitare di risultare sadico). Improvvisamente però, nel 1980, la sorpresa: negli spettri che mostravano il tasso di produzione di positroni apparvero delle strutture pronunciate, strette e ripide, indipendenti da Z e, cosa ancora più curiosa, c'erano sempre e correlate a strutture analoghe negli spettri degli elettroni, persino negli esperimenti in cui erano coinvolti sistemi con Z<173, regione in cui non ci si aspettava nulla di strano, mai. Potete immaginare lo sconcerto e l'eccitazione. Tutti i laboratori in grado di riprodurre l'esperimento vennero allertati e cominciò a GSI una campagna di misure che durò fino a metà degli anni '90 quando arrivò la conferma da parte di un esperimento indipendente, quello del gruppo APEX (ATLAS positron experiment). Insomma, il fenomeno era reale e andava spiegato. 

    Io in verità non so dirvi quante teorie bizzarre siano state tirate fuori per chiarire queste anomalie, alcuni ricercatori, importanti assai, si spinsero fino a postulare l'esistenza di una particella neutra sconosciuta, l'assione (guarda caso) responsabile, attraverso il suo decadimento, del fenomeno. Anche il gruppo di ricerca nel quale lavoravo volle dire la sua. Prendemmo per buone le misure e nel 1994, rifiutando qualunque spiegazione per noi esotica, proponemmo un modello in cui era coinvolta la struttura interna degli ioni collidenti, immaginando che i picchi fossero il segnale di qualche stato collettivo nucleare, segnale generato attraverso un processo che non vi spiego, una gran cazzata in ogni caso.

    Esperimento dai risultati clamorosi allora, fatto, rifatto e confermato in maniera indipendente. Tutto giusto? Manco per il piffero, tutto sbagliato, un artefatto (come fu chiaro dai risultati delle nuove campagne di misura del '96) dovuto agli effetti di una statistica limitata e dall'aver sbagliato la scelta dei criteri di selezione applicati ai dati e alla procedura di analisi. Avevano "tagliato" male i dati, mannaggia, e per capirlo ci vollero vent'anni.

    E niente, io queste cose ve le dico perché nella fisica la pazienza, non solo quella ovviamente, è una grande virtù.