Fisica Sperimentale delle Interazioni Fondamentali: FAMU
L’esperimento basato sul Lamb shift al PSI ha mostrato un disaccordo a 7 sigma tra i valori sperimentali del raggio di carica del protone estratto da misure di scattering e-p da misure di spettroscopia dell’idrogeno muonico. Il disaccordo non è stato ancora spiegato. Non è nemmeno noto se esso debba essere ascritto ai differenti metodi sperimentali o se dipenda da qualche caratteristica fondamentale del muone. Quest’ultima ipotesi può essere sperimentalmente verificata confrontando i valori di un’altro misurabile del protone, il raggio Zemach Rp, che può essere ottenuto da misure di splitting iperfine (HFS) in atomi ordinari e muonici. Il metodo proposto da FAMU (Fisica Atomi MUonici) utilizza la proprietà dell’atomo (muon‐p)1S che, quando assorbe una fotone da un laser IR sintonizzato alla lunghezza d’onda di 6.7 micrometri della risonanza della transizione M1 singoletto-a-tripletto, una volta diseccitato collisionalmente allo stato di singoletto 1S, viene accelerato di 0.12 meV (circa 2/3 dell’energia della transizione iperfine). In questo metodo, la sequenza di processi viene rivelata dai prodotti delle reazioni, la cui rate dipende dalla velocità di muon‐p. In questo modo si puà misurare l’ammontare di atomi che hanno subito spin-flip e di conseguenza di atomi muon‐p accelerati. Il rivelatore FAMU consiste in un vessel che contiene la miscela di gas dove avvengono le catture muoniche.Il fascio di muoni è di alta intensità e di momento aggiustabile, e si trova presso i laboratori RIKEN-RAL (UK). I raggi X caratteristici emessi a seguito delle diseccitazioni degli atomi muonici sono rivelati da una serie di foto-rivelatori (HPGe, LaBr3), con una risoluzione in energia migliore del 3%. Il gruppo FAMU-Pavia si è unito alla collaborazione nel 2014, con il compito di realizzare il monitor di fascio di muoni (odoscopio) e di alcuni dei foto-rivelatori. Dopo alcuni run tecnici negli anni 2015-207, il gruppo di Pavia sta collaborando nell’analisi dei dati di FAMU, con l’obbiettivo di trovare la configurazione migliore per il rivelatore in vista della campagna di presa dati finale prevista per il 2018 e il 2019, in modo da risolvere definitivamente il puzzle del raggio del protone.
Staff: Antonio de Bari, Carlo de Vecchi, Alessandro Menegolli, Roberto Nardò, Massimo Rossella, Alessandra Tomaselli
