Nobel Fisica 2015 agli scopritori della massa dei neutrini
Pubblicato il 6 Ottobre 2015 - 13:50 OLTRE 6 MESI FA
Nobel Fisica 2015 agli scopritori della massa dei neutrini
ROMA – “Particelle misteriose che potrebbero portarci ad una nuova fisica”. Sono queste le parole scelte da Fernando Ferroni, presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, per commentare il premio Nobel per la Fisica 2015 assegnato agli scopritori della massa dei neutrini.
Un premio che celebra la scoperta del fatto che queste particelle elementari, ritenute fino a qualche anno fa prive di massa, ne possiedono invece una anche se infinitesima.
Ma perché per Takaaki Kajita, dell’esperimento Super-Kamiokande, e Arthur B. McDonald, del Sudbury Neutrino Observatory, è stato così difficile determinare la massa dei neutrini?
La massa di queste particelle è talmente piccola da non poter essere osservata direttamente, cioè non può essere misurata con nessuno strumento di cui oggi disponiamo. Così piccola che non ci accorgiamo nemmeno che ogni secondo migliaia di miliardi di neutrini stanno attraversando il nostro corpo e gli oggetti che ci circondano, perché non interagiscono con la materia circostante.
Un modo di misurarla, però, i due vincitori del Nobel l’hanno trovato. I neutrini esistono in natura in 3 sapori differenti: muonico, elettronico e tauonico. Alcuni sono gli “avanzi” del Big Bang, altri sono creati dalle reazioni nucleari nello spazio, come l’esplosione di una supernova, altri ancora provengono dai reattori nucleari del nostro Sole. Ogni stella e ogni processo di decadimento radioattivo produce dunque un differente sapore di neutrino, persino il decadimento dell’isotopo radioattivo di potassio nel nostro organismo è in grado di produrre una media di 5mila neutrini al secondo.
Se sono così diffusi, ma non interagiscono, come è stato possibile osservarli? I due scienziati hanno scoperto che queste particelle sono in grado di trasformarsi e cambiare sapore. Proprio come se una bistecca di manzo si trasformasse in una fettina di pollo, la natura della particella cambia tanto da renderla irriconoscibile.
I rilevatori di neutrini come il Super-Kamiokande, che osserva i neutrini atmosferici, cioè i neutrini muonici prodotti nell’atmosfera terrestre. L’esperimento del Sudbury Neutrino Observatory, Sno, invece ha misurato i neutrini solari, cioè i neutrini che vengono prodotti nelle reazioni di fusione termonucleare del Sole e che viaggiano nello spazio fino ad arrivare sulla Terra.
Nell’esperimento del Super-Kamiokande però gli scienziati osservarono qualcosa di strano: i neutrini muonici erano rivelati in quantità molto maggiore rispetto a quelli prodotti nell’atmosfera. Un eccesso di particelle che solo è rimasto senza una risposta fino a quando Sno non ha osservato un numero di neutrini elettronici in arrivo decisamente inferiore a quelli aspettati. Nel viaggio lungo 150 chilometri che separa il Sole dalla Terra, due terzi dei neutrini elettronici prodotti spariva all’occhio dei rivelatori.
Due discrepanze che da sole non portavano ad una soluzione, ma solo ad altri interrogativi. Due discrepanze che, una volta collegate tra loro, hanno permesso di scoprire che durante il lungo viaggio i neutrini non sparivano, ma si trasformavano. Una vera e propria metamorfosi che portava i neutrini elettronici a oscillare in neutrini muonici.
Il fenomeno dell’oscillazione del neutrino è stato così per la prima volta osservato, ma per potersi verificare una condizione andava rispettata: i neutrini devono avere una massa. Sebbene piccola, tanto da non poter essere misurata direttamente, i tre neutrini hanno una massa stabilita e diversa tra i tre sapori, anche se di poco. Proprio misurando il fenomeno delle oscillazioni del neutrino è stato possibile stimarne la massa e dimostrarne l’esistenza.
Il Modello Standard delle particelle prevede che il neutrino abbia massa nulla. Cosa cambia quindi per la scienza? Kajita e McDonald hanno rimesso in discussione quello che sapevamo di sapere sul mondo delle particelle e della fisica quantistica e proprio come accaduto per la conferma dell’esistenza del bosone di Higgs, la scoperta della massa dei neutrini apre a scenari totalmente nuovi nella comprensione dell’universo e della sua struttura, dove queste particelle dalla massa pari quasi a zero sono miliardi di miliardi e lo pervadono.
