Nobel 2015 per la fisica: le oscillazioni di neutrino

Il premio Nobel per la fisica è andato quest’anno al giapponese Takaaki Kajita e al canadese Arthur B. McDonald per la scoperta dell’oscillazione di neutrino, che dimostra come queste particelle debbano necessariamente avere una massa. Una massa che, nonostante decenni di sforzi, non siamo ancora riusciti a misurare perché è troppo piccola.

I neutrini furono previsti da Pauli nel 1930 e rivelati per la prima volta da Reines e Cowan solo 27 anni dopo, nel 1957: questo dimostra come siano elusivi e difficili da osservare. Nei decenni successivi, è stato possibile studiarne molte proprietà, Le prime indicazioni che qualcosa di fondamentale ci sfuggiva sono arrivate negli anni Settanta e Ottanta dopo l’esperimento Homestake: dal Sole arrivavano molti meno neutrini di quelli attesi.

neu_oscill

In natura sono stati osservati neutrini di tre diversi tipi, detti sapori, che manifestano proprietà diverse tra di loro; la teoria che ha preso campo negli ultimi anni è che i neutrini, col trascorrere del tempo, oscillino, cioè cambino sapore. Tale fenomeno fu teorizzato, per la prima volta, da Bruno Pontecorvo nel 1957, ma sono stati necessari circa 45 anni prima che questa teoria potesse essere dimostrata sperimentalmente.

 

SuperKamiokande

Il rivelatore dell’esperimento Super Kamiokande

L’esperimento Super-Kamiokande, il cui rivelatore si trova in Giappone ed è guidato da Takaaki Kajita, ha dimostrato che i neutrini che arrivano dall’atmosfera cambiano identità durante il loro percorso.

SNO

Il rivelatore dell’esperimento SNO

 

Nel frattempo, il gruppo di ricerca Canadese di Arthur B. McDonald ha dimostrato che l’ammanco nel flusso di neutrini elettronici attesi provenienti dal Sole era dovuto alla trasformazione di questi ultimi, i quali venivano rivelati sulla Terra, dal Sudbury Neutrino Observatory, con una identità diversa.

 

La conseguenza principale dell’osservazione di questa oscillazione è la certezza che i neutrini abbiano una massa. Come abbiamo anticipato, questa massa è straordinariamente piccola: ci vogliono miliardi di neutrini per fare un protone, ma nell’Universo ci sono un numero incredibilmente grande di neutrini, centinaia per centimetro cubo, mentre in media c’è meno di un protone per metro cubo. Infatti, dopo i fotoni, le particelle della luce, i neutrini sono le particelle più numerose nell’intero cosmo. Il contributo alla massa complessiva dell’Universo dei neutrini, anche se singolarmente sono così leggeri, può essere quindi sostanziale, anche se non sufficiente a rappresentare la materia oscura, ovvero la massa mancante dell’Universo.

La Terra è costantemente bombardata da neutrini, i quali sono creati, per esempio, in reazioni tra la radiazione cosmica e l’atmosfera terrestre e nelle reazioni nucleari che avvengono all’interno del Sole. Migliaia di miliardi di neutrini attraversano i nostri corpi ogni secondo, ma quasi nulla può fermarli: i neutrini sono, infatti, le particelle elementari più elusive in natura. Per questa ragione gli esperimenti sui neutrini sono di estrema complessità.

 

Per approfondire il comunicato stampa ufficiale: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2015/press.pdf

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Author: Giuliana Galati

Fisico. Tra le sue passioni spicca l’analisi critica di misteri apparentemente inspiegabili.

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