La famiglia dei leptoni

Mi sono sempre chiesto come si può fare a spiegare all'uomo della strada che le particelle elementari vivono felicemente in famiglie e che al loro interno si scambiano continuamente di ruolo. Mi accade spesso di definire la particella mu o tau come i fratelli più grassi dell'elettrone, ma quando stamattina ho letto su Symmetry - la rivista di divulgazione scientifica del Fermilab e SLAC - questo articoletto tratto dalla rubrica "Spiegato in 60 secondi" mi sono detto che d'ora in avanti mi farò aiutare dai barboncini per spiegare i leptoni carichi.

Mi permetto di riproporre in questo blog una traduzione del breve trafiletto, sicuro che Bob Bernstein di Fermilab non se la prenderà a male.

I leptoni carichi sono una varietà delle particelle elementari ed esistono in tre differenti masse: il leggero elettrone, il medio muone e il pesante tau. Altri due tipi di particelle elementari, i quark e i neutrini, esistono anch'essi con tre masse differenti.
Potrebbe essere che non ti vengano in mente i cani mentre ragioni sulla fisica delle particelle, ma ci sono parecchi elementi in comune. I barboncini, per esempio, anche loro esistono in tre taglie: toy, nano e standard, ma sono tutti della stessa razza e sono geneticamente simili. Conoscere come i barboncini e altre razze sono correlate ci aiuta a capire le regole della genetica canina.
Noi - fisici delle particelle - vorremmo capire allo stesso modo come le particelle elementare si relazionano le une alle altre. I quark possono cambiare da un tipo all'altro; lo stesso accade per i neutrini. Se si vuole avere una buona legge delle "genetica particellare" sarebbe buona cosa che anche questo ultima varietà di particelle, i leptoni carichi, siano in grado di cambiare tipo. Questo fenomeno prende il nome di violazione del sapore di leptoni carichi e sorprendentemente i fisici non sono mai riusciti ad osservarla.
Esperimenti precedenti hanno osservato circa 10 mila miliardi di muoni; l'esperimento installato a Fermilab Mu2e osserverò 10 mila volte più dati, cercando un muone che si trasforma in un elettrone. La scoperta di questa trasformazione ci permetterà di trovare una singola teoria che spieghi la genetica delle particelle nate nel big bang. Se non la scopriremo, ci saranno molti grattacapi sulla via verso la comprensione delle leggi dell'universo.