Neutrini, al via la caccia alle particelle più sfuggenti dell’Universo

• di F. Q.
• 23 Ottobre 2017

Sfuggenti e inafferrabili, i neutrini sono fra le particelle più misteriose e tra le più inseguite dai fisici di tutto il mondo. A renderle così interessanti è la loro natura: sono onnipresenti, ogni istante attraversano a miliardi il nostro corpo e qualsiasi oggetto perché non interagiscono con la materia, ma potrebbero rivelare molti segreti della materia. Cercare delle risposte – come riporta l’Ansa – è l’obiettivo dell’esperimento Cuore, inaugurato nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn). Il fine ultimo è capire se esiste il più bizzarro dei neutrini, quello che nello stesso tempo è anche la sua antiparticella, previsto intorno al 1930 da uno dei ragazzi di Via Panisperna, Ettore Majorana.

All’esperimento Cryogenic Underground Observatory for Rare Events (Cuore) partecipano circa 150 ricercatori fra Italia, Cina, Francia, Spagna e Stati Uniti. Il suo obiettivo è rispondere almeno a due domande che da decenni sono un rompicapo per i fisici di tutto il mondo. La prima consiste nel determinare se i neutrini che ogni istante attraversano la materia hanno una massa; la seconda è spiegare come mai oggi vediamo soltanto la materia se dopo il Big Bang questa è stata prodotta nella stessa quantità dell’antimateria. Questo difficile compito è stato affidato a un gigante che racchiude al suo interno 19 torri di cristallo che funzionano a temperature vicine allo zero assoluto. È uno dei luoghi più freddi dell’universo quello da cui parte la caccia alle particelle più sfuggenti dell’universo e si trova sotto i 1.400 metri di roccia del Gran Sasso.

La strada per scoprirlo consiste nell’indagare il fenomeno fisico che avviene quando, all’interno del nucleo, due neutroni si trasformano in due protoni ed emettono due elettroni e due antineutrini. Chiamato doppio decadimento beta, il fenomeno è possibile anche senza che vengano emessi dei neutrini. Questo può accadere perché, all’interno del nucleo, uno degli antineutrini si è trasformato in un neutrino. Ma questa è una trasformazione ‘impossibile’ secondo la teoria di riferimento della fisica contemporanea, chiamata Modello Standard: nonostante i neutrini non siano elettricamente carichi, la teoria li tratta come se lo fossero. Vale quindi, per queste particelle, la regola che governa tutte le altre, secondo cui le particelle dotate di carica elettrica non possono trasformarsi nel loro opposto. Se l’esperimento Cuore dimostrerà invece che i neutrini possono trasformarsi nel loro opposto nell’antimateria, allora i dati daranno ragione a Majorana e cambierà il modo di considerare il rapporto tra materia e antimateria. Il passaggio dall’una all’altra sarebbe infatti possibile e potrebbe essere all’origine del processo che, subito dopo il Big Bang, ha portato la materia a prevalere sul suo opposto.

Sospese all’interno di un cilindro di oltre sette quintali le torri hanno un’altissima sensibilità anche perché hanno una doppia protezione che le scherma dalla pioggia di particelle che arriva dal cosmo: da un lato la roccia della montagna, dall’altro il piombo fuso dei lingotti di una nave romana affondata 2.000 anni fa al largo della Sardegna. “Abbiamo grandi aspettative per il futuro. Nei prossimi cinque anni, infatti, Cuore registrerà una quantità di dati 100 volte superiore a quelli acquisiti in questo primo periodo di attività“, ha rilevato il responsabile scientifico dell’esperimento, Oliviero Cremonesi, dell’Infn. Nei primi due mesi di attività, rileva l’Infn, “l’esperimento ha funzionato con una precisione straordinaria”, al punto da essere già riuscito a restringere la regione in cui cercare il fenomeno chiamato ‘doppio decadimento beta senza emissione di neutrinì. È il fenomeno rarissimo che permetterà di sapere se i neutrini previsti da Majorana esistono davvero.