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La fisica di BABAR

Obiettivo principale di BABAR è lo studio della violazione della simmetria CP nel sistema dei mesoni B.
L'osservazione sperimentale mostra che CP è una simmetria approssimata per tutte le interazioni fondamentali. Tuttavia, nel 1964 una piccola violazione fu osservata nel decadimento dei mesoni K neutri (governato dall'interazione nucleare debole) in esperimenti condotti presso il laboratorio statunitense di Brookhaven.
Il Modello Standard delle interazioni debole ed elettromagnetica include in maniera "naturale" un meccanismo che porta alla violazione di CP, attraverso il mescolamento delle tre famiglie di quark che vi compaiono, descritto dalla matrice di Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM). Nel 2001 una prima conferma delle previsioni basate sul Modello Standard è venuta da un esperimento condotto presso il CERN di Ginevra, che ha osservato per la prima volta, sempre nel sistema dei K neutri, la violazione di CP nella sua forma cosiddetta "diretta".
Una importante previsione del Modello Standard è quella di una sensibile violazione di CP osservabile sperimentalmente nel sistema dei mesoni B neutri. Tale violazione si evidenzia in una asimmetria nelle distribuzioni temporali dei decadimenti del mesone B₀ e della sua antiparticella B₀bar in particolari stati finali. Poiché tali decadimenti sono piuttosto rari, è necessario produrre una gran quantità di mesoni B per poter accumulare la statistica sufficiente per effettuare la misura. Per questo motivo sono nate le "B-factory": acceleratori in cui un fascio di elettroni e uno di positroni si scontrano all'energia necessaria per produrre mesoni Υ(4S), i quali decadono nella quasi totalità dei casi in una coppia di mesoni B. La B-factory PEP-II costruita presso lo Stanford Linear Accelerator Center in California è quella che fornisce la "materia prima" a BABAR per le sue misure.
Nel 2001 BABAR ha osservato per la prima volta la violazione di CP nel sistema dei B. Il risultato è stato confermato poco dopo dall'esperimento Belle installato presso il laboratorio KEK in Giappone. Queste misure, e i sucessivi miglioramenti ottenuti con campioni di dati via via più consistenti, hanno confermato con crescente precisione le previsioni quantitative del Modello Standard sull'entità della violazione di cp. Queste previsioni sono parametrizzate dalla quantità sen 2β, dove β è un angolo legato agli elementi della matrice CKM.

Comunicati stampa INFN

Enrico Robutti