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La fisica delle particelle elementari ha come obiettivo quello di comprendere la natura dei costituenti fonda- mentali della materia e delle loro interazioni. Il Modello Standard, recentemente arricchito e supportato dalla scoperta del bosone di Higgs, è la teoria (modello matematico) che sintetizza la nostra attuale miglior conoscenza della fisica delle particelle elementari. Nonostante il suo straordinario successo nel descrivere l’ enorme quantità di dati esistono forti motivazioni teoriche e significative evidenze sperimentali che suggeriscono la necessità di estendere il Modello Standard: (a) Sviluppi teorici al di là del Modello Standard cercano di fornire teorie capaci di rispondere alle domande lasciate aperte da esso, inglobandolo al loro interno; (b) Gli sforzi sperimentali mirano a scoprire fenomeni che in maniera univoca contribuiscono alla costruzione di una teoria completa e coerente.
Esistono diversi approcci sperimentali per affrontare queste questioni fondamentali della fisica delle parti- celle elementari. Un modo molto efficace è cercare processi con probabilità molto bassa o addirittura nulla di accadere secondo le predizioni del Modello Standard ma fortemente favoriti dalle teorie al di là del Modello Standard: Una loro scoperta fornirebbe un inequivocabile segnale di qualcosa di nuovo, nuove particelle e nuove interazioni non previste dal Modello Standard, e spesso indicate come ”nuova fisica”. Addirittura la non evidenza di questi nuovi processi ha un ruolo decisivo nella comprensione della natura che ci circonda: Quanto più bassa è la sensibilità raggiunta del processo ricercato tanto più alta è la scala in energia alla quale questa nuova fisica si manifesta. Attraverso lo studio di questi processi è possibile esplorare scale in energia altissime, altrimenti non raggiungibili nemmeno attraverso l’uso dei più potenti acceleratori di particelle disponibili al mondo. In questo contesto processi quali μ → eγ, μ → eee e la conversione muonica in nuclei risultano tra le sonde attualmente più sensibili.
L’ obiettivo di questo progetto è cercare il processo μ → eγ con una sensibilità di 4 × 10−14 con l’apparato sperimentale MEGII. Se il processo cercato ha una probabilità di accadere di almeno 4 × 10−14 rispetto agli altri processi concorrenti associati alla trasformazione (decadimento) del muone allora l’esperimento MEGII dovrebbe essere in grado di misurarlo.
Il progetto include inoltre la ricerca di uno degli altri canali fortemente favoriti per la scoperta di nuova fisica, complementare al precedente: La ricerca del processo μ → eee con una sensibilità di ≈ 10−15 (durante la prima fase, alla quale questo progetto si riferisce) fino ad esplorare sensibilit`a dell’ordine o inferiore a ≈ 10−16 (seconda fase) con l’ apparato sperimentale Mu3e.