Ricerc@Sapienza

La recente osservazione di anomalie nelle distribuzioni angolari delle coppie e+e- prodotte nei decadimenti degli stati eccitati di 8Be ed 4He, riportate da un gruppo di ricerca presso i laboratori di Atomki a Debrecen in Ungheria, ha sollevato l'ipotesi che esse siano dovute ai decadimenti di una nuova particella, chiamata X17, la cui massa è stata stimata valere ~17MeV. Già dalle sue prime evidenze nel 8Be, sono emerse diverse possibili interpretazioni teoriche per X17, basate su modelli di settori oscuri. Sebbene X17 non possa essere un fotone oscuro secondo i modelli più generali, sarebbe compatibile con tutti i limiti esistenti, a patto che il suo accoppiamento con i quark sia piccolo rispetto a quello con i leptoni. L'accoppiamento dominante ai leptoni, insieme alla piccola massa di X17, rendono l'esperimento PADME ai laboratori Nazionali di Frascati il candidato ideale per la sua ricerca.
Tra i modi di produzione di X17, quello potenzialmente più promettente, è il processo e+e- ->X17->e+e-, quando l'energia del centro di massa della coppia eguagli la massa dell'X17, producendo una risonanza nella sezione d'urto di produzione. Per ottenere tale risultato con un bersaglio fisso, sono necessari positroni di energia di circa 280 MeV. Attualmente il LINAC dei laboratori di Frascati è l'unico acceleratore al mondo in grado di produrre positroni di energia variabile nella regione 100-500 MeV.
Questo canale di produzione soffre però di un fondo molto importante dovuto agli eventi di diffusione elastica QED (e+e- ->e+e-) in cui un positrone del fascio urta un elettrone atomico del bersaglio. Lo scopo del progetto è quello di studiare in dettaglio la fenomenologia della produzione risonante di X17, ed il relativo fondo proveniente da diffusione elastica, al fine di valutare la sensitività dell'esperimento PADME a tale canale di produzione e stimare le condizioni di presa dati necessarie per ottenere una conferma dell'esistenza o una definitiva esclusione per X17.