In che modo le schede grafiche stanno aiutando a cogliere l’evento più raro dell’universo
Attualmente, il modello standard della fisica delle particelle è il nostro miglior riferimento per spiegare le leggi della natura. Tuttavia, non riesce a chiarire fenomeni come la materia oscura, la gravità su scala quantistica e lo squilibrio osservato tra materia e antimateria nell’universo.
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Modelli alternativi, come la supersimmetria, aspettano dietro le quinte. Per verificare quale di queste teorie sia la più accurata, Diego Martínez Santos, coordinatore del progetto BSMFLEET, ha esaminato una particella subatomica nota come quark strano o «quark s». In occasioni estremamente rare, il quark s decade in modo inaspettato a causa della violazione del sapore. Misurare la frequenza di questi eventi suggerirebbe quale sia il modello più accurato. «Con il Large Hadron Collider (LHC) abbiamo un rilevatore che ricostruisce i decadimenti delle particelle, ma che non era destinato a selezionare quark strani», spiega Santos.
Videogiochi
Circa 6 anni fa, i fisici si sono resi conto che il decadimento del quark strano era qualcosa che poteva essere registrato da un sistema di trigger modificato al rilevatore LHCb, uno dei quattro rilevatori principali del CERN. Il suo gruppo, dell’Università di Santiago de Compostela, ha sviluppato un sistema di trigger da utilizzare nel periodo 2016-2019. Più di recente, il sistema è stato migliorato con le schede GPU, più comunemente utilizzate per rendere la grafica nei videogiochi. I decadimenti di quark strani non si discostano molto dal loro momento iniziale, rendendoli difficili da vedere contro il rumore di fondo. Inoltre, il modello standard prevede che l’insolito decadimento che Santos stava cercando ha solo una possibilità su 200 miliardi di verificarsi, il che significa che Santos stava cercando solo due incidenze in tutti i dati raccolti dal 2015 al 2018. Altri modelli prevedono una frequenza molto più elevata, fino a una volta ogni milione di eventi. «L’obiettivo è trovare qualsiasi deviazione dal modello standard: decadimenti che il modello si appresta a vietare», afferma. «In altri modelli, questi eventi non sono così soppressi, quindi saremmo noi a decidere quale dovrebbe sostituire il modello standard».
Scienza lenta
Il lavoro è stato svolto con il sostegno del programma Orizzonte 2020 dell’UE. «Sarebbe stato quasi impossibile condurre questa ricerca senza il finanziamento dell’UE», osserva Santos. Poiché le attività principali sono ora completate, nel 2021 Santos e il suo gruppo passeranno ad analizzare i dati, alla ricerca di quello che potrebbe rivelarsi l’evento più raro mai registrato nel gigantesco collisore di particelle. Santos afferma che il suo interesse nell’analizzare la fisica catturata in collisioni della durata di un miliardesimo di secondo deriva dal suo desiderio: «Comprendere meglio le leggi fondamentali della natura». Aggiunge: «Forse a un certo punto nel futuro, forse tra secoli, ci sarà un’applicazione per ciò che scopriremo. A volte ci vuole tempo per sfruttare appieno scoperte che sembrano, inizialmente, astratte».
Parole chiave
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