Una nuova Forza Fondamentale? Unparticle

Dei ricercatori dell’Amherst College e Università del Texas a Austin trattano di una nuova Forza. : gravitazionale, elettromagnetica, nucleare forte e nucleare debole sono le quattro Forze Fondamentali. La quinta forza, un’ipotesi non formulata da tutti i fisici, legherebbe gli spin delle particelle a lunga distanza. L'ipotesi di questa nuova forza è di difficile verifica in quanto la gravità è estremamente debole, l'interazione gravitazionale tra due oggetti diventa apprezzabile solo quando questi hanno una massa elevata. Per questo sono necessari strumenti di misura estremamente precisi per valutare l'interazione gravitazionale tra oggetti che sono piccoli se confrontati alla Terra. Ciononostante, verso la fine degli anni ottanta l'effetto di una quinta forza, operante a distanze dell'ordine del centinaio di metri, è stato descritto da alcuni ricercatori che stavano rianalizzando risultati di esperimenti di Loránd Eötvös effettuati all'inizio del secolo. Si è ipotizzato che la forza sia collegata alla ipercarica. Negli anni successivi altri esperimenti non sono però riusciti a ripetere i risultati precedenti ed oggi si crede che non vi sia alcuna prova dell'esistenza di una quinta forza.
 Molte estensioni del modello standard prevedono infatti l’esistenza di nuove particelle, che verrebbero...
scambiate in alternanza in modo virtuale tra fermioni, cioè tra particelle caratterizzate da valori di spin multipli dispari di 1/2. Le interazioni spin-spin sono molto diverse da quelle che emergono nel contesto dell’elettromagnetismo e che risulterebbero dallo scambio di un bosone vettore. Un'altra possibilità è che l'interazione spin-spin sia mediata da una particella di massa nulla chiamata unparticle.

Il fatto che l'interazione sia a lunga distanza, consentirebbe in linea di principio di collegare la materia che si trova sulla superficie terrestre con quella a migliaia di chilometri di profondità, cioè nel mantello permettendo di ricavare informazioni sul nostro Pianeta con l'utilizzo di nuovi metodi.I ricercatori e Larry Hunter (professore di fisica dell’Amherst College), hanno realizzato un modello al computer per osservare la distribuzione dei valori attesi delle densità e delle direzioni degli elettroni dei minerali delle viscere della Terra, che hanno chiamato Geolettroni. Jung-Fu Afu Lin, professore della Jackson School of Geosciences dell'Università del Texas ha condotto degli studi che riguardano gli spin elettronici in minerali sottoposti a condizioni di alta temperatura e pressione, paragonabili a quelle presenti all’interno della Terra. L’obiettivo era verificare se gli spin di elettroni, neutroni e protoni in vari laboratori della Terra potessero avere differenti energie in funzione della direzione in cui sono orientati rispetto al campo geomagnetico. Per ora fornito un limite superiore alla presenza dell'interazione spin-spin tra due elettroni, la cui intensità è risultata inferiore a circa un millesimo di quella della forza Gravitazionale. 

“Sappiamo per esempio che un magnete ha un’energia più bassa quando è orientato parallelamente al campo geomagnetico: è il principio di funzionamento della bussola, nei nostri esperimenti riusciamo a eliminare questa interazione magnetica e a verificare se esiste qualche ‘altra’ interazione che possa essere interpretata come un’interazione a lunga distanza tra gli spin del nostro apparato e gli spin degli elettroni che si trovano all’interno della Terra, allineati con il campo magnetico terrestre. È questa l’interazione spin-spin a distanza che cerchiamo” ha sottolineato Hunter.