1. Da Tokai a Kamioka inseguendo i neutrini

percorso inseguendo"Inseguendo i neutrini" è uno dei quattro percorsi che la Redazione ha dedicato ad una delle particelle più elusive presenti nel Modello Standard della Fisica delle Particelle elementari. Il numero dei percorsi dedicati è di per sé indicazione dell’interesse ed attenzione che la comunità dei fisici sta dedicando a questa “trottola fatta di nulla”. Questo percorso in particolare descrive uno degli esperimenti più importanti dedicati alla fisica dei neutrini: l’esperimento Super-Kamiokande in Giappone.

di Gabriella Catanesi, in redazione: pdn

 

Per molto tempo si è ipotizzato che i neutrini icona_glossario non avessero massa . Infatti tutti i tentativi di misurarla sono falliti o hanno portato alla conclusione che, se questa massa fosse esistita, sarebbe dovuta essere molto piccola. I neutrini presenti nel nostro Universo sono tantissimi e quindi anche una massa piccolissima, moltiplicata per milioni di miliardi di particelle, può spiegare alcuni dei misteri che attanagliano gli scienziati da lungo tempo. Ad esempio, dall’osservazione del moto delle galassie è stato possibile determinare che solo il 4% della massa dell’Universo è visibile o comunque costituito dalla materia ordinaria composta da atomi. Il rimanente 96% è composto da Materia ed Energia Oscura iconamo_movie. . Se la massa di una data specie di neutrino fosse almeno 1/30000 di quella dell’elettrone, parte della Materia Oscura potrebbe essere costituita proprio da neutrini e determinare l’evoluzione futura dell’Universo.

Una maniera astuta per misurare la massa dei neutrini fu ipotizzata nel 1962 da Bruno Pontecorvo icona_biografia che ipotizzò che i neutrini, se dotati di una pur piccola massa, possono essere soggetti a fenomeni oscillatori icona_esperto[108]. Si tratta di un fenomeno quantistico icona_glossario icona_esperto[189] icona_esperto[71] ben conosciuto e già osservato fra altre particelle senza carica elettrica icona_glossario. Senza addentrarsi nelle formule, questo implica che i neutrini, che sono particelle elementari neutre e si presentano in 3 varianti chiamate “sapori” icona_glossario (elettronico, muonico e tauonico), possono trasmutarsi da un sapore all’altro con una frequenza che dipende dalla loro differenza in massa.

I neutrini interagiscono solo attraverso la cosidetta “forza debole” icona_glossario e quindi sono difficili da studiare in quanto raramente interagiscono con la materia. Ad esempio, i neutrini elettronici sono prodotti in grande quantità nel Sole, ma la maggior parte di essi attraversa l’intero pianeta Terra senza interagire.

T2K (Tokai to Kamioka) è un esperimento in Giappone che studia i fenomeni legati all’oscillazione di neutrino . T2K è una grande collaborazione internazionale composta da più di 400 fisici prevenienti da 3 continenti e da 11 diversi paesi. L’Italia vi partecipa grazie al contributo dei fisici dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare icona_linkesterno .

In particolare T2K ricerca la trasformazione di neutrini muonici in neutrini elettronici ed è stato il primo a osservare l’apparizione di neutrini elettronici in un fascio icona_glossario di neutrini muonici (oscillazione) non è mai stata osservata in nessun altro esperimento, mentre qualche indicazione di oscillazione  di neutrino muonico in neutrino tauonico è stata già osservata dall'esperimento Opera icona_linkesterno.

 

ultimo aggiornamento luglio 2013

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Ultima modifica: 28 maggio 2018

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