Ricerc@Sapienza

PADME è un esperimento a targetta fissa che utilizza positroni fino a 500 MeV su un bersaglio di diamante. PADME è situato presso la Beam Test Facility dei Laboratori Nazionali di Frascati. L'esperimento è sensibile a candidati di "settore oscuro" che decadono in modo visibile o invisibile nell'intervallo di massa 1-20 MeV. Tra i possibili candidati accessibili a PADME ci sono: Dark photons (A'), Axion like Particles (ALPs), il bosone X17 postulato per spiegare l'anomalia del 8Be e altri. PADME ha completato alla fine del 2020 la sua presa dati di Run II, collezionando 6x10^12 positroni sul bersaglio con un energia di 430 MeV alla sqrt(s)~20 MeV.  Sulla base dei dati di Run II, misure di precisione della sezione d'urto gamma-gamma (pubblicata) e Bhabha (preliminare) sono state effettuate, migliorando la letteratura in questo range di energie. 

Nel 2022, durante Run III, l'energia del fascio è stata ridotta a 260-300 MeV per esplorare un'energia nel centro di massa intorno ai 16-17 MeV alla ricerca del Bosone X17. Al momento, l'esistenza di X17 è suggerita da misure (per lo più effettuate ad ATOMKI) di internal pair conversion per 4He, 8Be, 12C e da giant dipole resonance. Il risultato preliminare di MEG-II non consente di escludere l'intero spazio dei parametri. Sono stati raccolti più di 40 diversi set di dati con diverse energie del fascio per cercare risonanze nella regione del centro di massa da ~16.4 MeV a 17.4 MeV. 

La ricerca è stata completata con una analisi blind, secondo una tecnica che è stata pubblicata separatamente. I risultati dell'analisi dei dati di Run III sono pienamente soddisfacenti, in quanto l'incertezza totale per ogni punto in energia acquisito è inferiore all'1%. È stato ottenuto un limite in termini di accoppiamento vs massa per la X17. Per masse intorno a 16.9 MeV la probabilità globale che l'osservazione sia compatibile con quella attesa in termini di solo fondo mostra una depressione corrispondente a 2 deviazioni standard. A valle di questo risultato, il rivelatore è stato sottoposto ad un profondo upgrade e una nuova presa dati con migliore sensibilità attesa è in corso nel 2025.