Oggi parliamo delle frontiere della fisica neutrinica e in particolare analizzeremo le recenti indicazioni avute dalle presunte individuazioni di una nuova particella. Nella nostra rubrica Sette Giorni di Scienza alcune settimane fa avevamo parlato di una nuova probabile particella: il neutrino sterile.

I neutrini, nonostante la loro enorme abbondanza in natura, si nascondono spesso agli occhi dei fisici: a Daya Bay, a 55 km da Hong Kong, dei rilevatori in un reattore nucleare stanno suggerendo l’esistenza di questa nuova forma di neutrino.

Ad oggi in natura si conoscono tre tipologie di neutrino: elettronico, muonico e tauonico, moltissimi sono gli esperimenti che stanno lavorando su questa tipologia di particelle.

I neutrini, secondo i primi approcci teorici, furono immaginati senza alcuna massa. La scoperta dell’esistenza dei tre tipi di neutrino nel 1998, cambiò il panorama teorico intorno alle particelle. Data la loro oscillazione si evinse che le particelle avevano una massa e ai due scienziati Takaaki Kajita e Arthur B. McDonald, nel 2015 toccò il premio Nobel per la Fisica grazie alla scoperta.

Il primo a ipotizzare il fenomeno dell’oscillazione fu il fisico italiano Bruno Pontercorvo nella seconda metà degli anni ’50.

Il panorama attuale sta speculando molto sulla fisica neutrinica, in particolare sono molteplici le ricerche sui neutrini sterili, chiamati così per l’incapacità di interagire con la materia.

L’importanza di questa tipologia di particella è dovuta al fatto che molti teorici la identificano come un passo importante per capire l’origine della massa del neutrino.

Anche per la cosmologia spera di avere novità, perchè valuta come fondamentale il neutrino sterile nelle prime fasi di vita del nostro universo. Alcuni collegano questa particella anche alla materia oscura.

Molti esperimenti, non solo quello a Daya Bay sono alla ricerca di nuove evidenze, ad esempio MicroBooNE. Lo strumento è situato al Fermilab, negli USA, ed è predisposto per osservare le oscillazioni dei neutrini.

Questa macchina è un ulteriore miglioramento del precedente MiniBooNE. La storia della caccia dei neutrini sterili parte da LSND (Liquid Scintillator Neutrino Detector) che nel 1995 sembrava aver raccolto dati che escludevano la loro esistenza. Tuttavia le successive misurazioni al Fermilab hanno riaperto prepotentemente questo orizzonte.

Proprio nei laboratori statunitensi dedicati al fisico italiano è in costruzione il Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), l’inizio delle attività è previsto per il 2022. Uno staff di oltre 800 fisici sta lavorando per rendere operativo lo strumento.

All’interno dei rilevatori di DUNE ci sarà la stessa temperatura media dell’atmosfera di Saturno, queste temperature estreme saranno necessarie per mantenere l’Argon allo stato liquido.

L’esperimento sarà fondamentale anche per la comprensione dei neutrini sterili, infatti per osservarli definitivamente c’è bisogno di tenere d’occhio le oscillazioni delle varie tipologie di neutrino.

Le porte della fisica neutrinica sono ancora apertissime e passano anche attraverso l’investigazione dei neutrini sterili, non sappiamo quali risultati produranno queste ricerche ma possiamo star sicuri, non mancheranno sorprese e colpi di scena anzi di Spin.

Gianluigi Marsibilio