Il Breakthrough Prize 2026 per la fisica fondamentale è stato assegnato alle collaborazioni “Muon g-2”, che nel corso degli anni hanno lavorato a esperimenti al CERN, al Brookhaven Laboratory e al Fermilab, su una misura di altissima precisione di una particolare proprietà del muone: la cosiddetta anomalia magnetica. Nella realizzazione di queste sofisticate misure anche l’Italia, con l’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, ha avuto un ruolo significativo, in particolare nell’esperimento Muon g-2 al Fermilab, che co-coordina dal 2020 a oggi.
“Il Breakthrough Prize in Fisica Fondamentale di quest’anno è stato assegnato a tre generazioni dell’esperimento Muon g-2: l’esperimento al CERN degli anni ’70, l’esperimento a Brookhaven nel 2000 e infine l’esperimento al Fermilab, che ha pubblicato i risultati finali nel giugno 2025, contribuendo a stabilire quella che rimarrà per anni la misurazione più precisa del momento magnetico del muone”, spiega Marco Incagli, ricercatore della sezione INFN di Pisa che coordina la collaborazione Muon g-2.
Video – I risultati del 2025 di Muon g-2 (english only)
I muoni e il “fattore g”
I muoni, protagonisti dell’esperimento Muon g-2, sono particelle fondamentali simili agli elettroni, ma circa 200 volte più massicce. Come gli elettroni, essi possiedono la proprietà quantistica chiamata “spin”, che li rende simili a dei piccoli magneti: in presenza di un campo magnetico esterno, eseguono un moto rotatorio detto di precessione, assimilabile a quello di una trottola inclinata rispetto a un asse verticale. La velocità di precessione in un campo magnetico dipende dalle proprietà del muone, descritte da un numero chiamato “fattore g”, a cui quasi 100 anni fa i fisici teorici attribuirono un valore pari a 2 sulla base di quanto descritto dal Modello Standard delle particelle elementari. Ben presto, però, le misurazioni sperimentali dimostrarono che g si discostava leggermente da 2 (era appena più grande), a causa di una quantità nota come anomalia magnetica del muone (aμ), calcolata con (g-2)/2. Misurare questa anomalia con altissima precisione è l’obiettivo dell’esperimento Muon g-2, che proprio alla formula (g-2)/2 deve il suo nome.
Dall’anomalia magnetica del muone dipendono gli effetti di tutte le particelle del Modello Standard, e una discrepanza dell’esperimento dalla teoria, come quella emersa in passato, potrebbe indicare la presenza di processi fisici non previsti segnalando la necessità di andare oltre il Modello standard.
La collaborazione Muon g-2 è composta da 176 scienziati provenienti da 34 istituzioni di 7 Paesi. Il gruppo italiano dell’INFN ha partecipato attivamente all’esperimento sin dai suoi albori, rivestendo anche ruoli apicali, e ha contribuito su vari fronti al suo successo. progettando e realizzando sia un complesso sistema laser di calibrazione assoluta dei calorimetri usati nelle misure di energia, sia un magnetometro ottico ad alta sensibilità per la misura dei transienti magnetici. L’utilizzo di entrambi questi sistemi ha permesso di abbattere in maniera significativa l’incertezza globale sulla misura dell’anomalia magnetica del muone. Le ricercatrici e i ricercatori italiani hanno anche partecipato in maniera massiccia al notevole sforzo di analisi dati che è stato necessario per ottenere il risultato finale.
Gli enti italiani che partecipano alla collaborazione sono l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, con le sezioni di Pisa, Trieste, Roma Tor Vergata, Napoli, e i Laboratori Nazionali di Frascati; l’Università, la Scuola Normale Superiore e INO-CNR di Pisa; le Università di Trieste, Udine, Roma Tor Vergata, Napoli e del Molise.
Approfondimenti
Precisamente anomalo. La misura del momento magnetico del muone, di Luca Trentadue, in Asimmetrie 23 Muone
Una vita da mediano. Storia della più elegante, eclettica e robusta tra le particelle, di Filippo Ceradini, in Asimmetrie 23 Muone
