L’incredibile neutrino

17. Le oscillazioni di neutrino

di Antonio Ereditato

ScienzaPerTutti_Pontecorvo

Un modo astuto per provare che il neutrino ha una massa è il seguente: verificare se esistano le oscillazioni di neutrino. Nel 1962 Pontecorvo icona_biografia ipotizzò che i neutrini, se dotati di una pur piccola massa, possono essere soggetti alle cosiddette oscillazioni di neutrino. Si tratta di un fenomeno quantistico. Per spiegarlo, assumiamo per semplicità che si conoscano (come ai tempi di Pontecorvo) solo due tipi di neutrino (autostati di sapore), prodotti nei processi di interazioni deboli: neutrino “e” e neutrino “mu”

Esisteranno allora anche due autostati di massa neutrino 1 e neutrino 2 . Ciascun autostato di sapore può essere espresso come combinazione lineare degli autostati di massa, e viceversa.

 

ScienzaPerTutti_grafico_neutrino_mu

Secondo le leggi della Meccanica Quantistica icona_glossario , se un dato autostato di sapore (diciamo un neutrino “mu” ) viaggia nello spazio, i due autostati di massa che “ lo compongono” si propagheranno come onde con frequenze diverse, i cui valori dipendono delle masse 1 e 2. Si crea quindi un fenomeno di interferenza per il quale periodicamente si passa dall’ originario neutrino “mu”, combinazione di due autostati di massa, a un ben definito autostato di massa, combinazione di due autostati di sapore: neutrino “mu” e neutrino “e”. Un rivelatore opportunamente posto potrebbe allora rivelare un neutrino “e” e non più un neutrino “mu”.

La probabilità di questa transizione tra “nm” e “ne” ha carattere oscillatorio, e dipende dall’angolo di mescolamento q, dalla distanza percorsa d, dall’energia del neutrino e dalla differenza  (ScienzaPerTutti_grafico_transizione_neutrinoquadratica) delle masse 1 e 2.

ScienzaPerTutti_oscillazioni_neutrini

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