Il mistero dei neutrini ‘sterili’

Secondo la rivista Science, il gruppo di ricercatori del Virginia Tech, che fanno parte di una collaborazione internazionale assieme ai colleghi degli Stati Uniti e della Cina, sono stati nominati per aver ottenuto uno dei risultati scientifici più importanti del 2012.

I ricercatori, che hanno eseguito una serie di esperimenti presso il complesso di Daya Bay in Cina, hanno scoperto la terza ed ultima delle proprietà note dei neutrini relativa alla loro oscillazione e denominata tecnicamente neutrino mixing angle. La scoperta è stata considerata una tra le nove più significative perché ha permesso di contribuire alla rivelazione del bosone scalare (post). Adesso, questi risultati potrebbero aprire una nuova finestra nel campo della fisica fondamentale. Sappiamo che il Modello Standard che descrive le proprietà ed il comportamento delle particelle elementari e di tre interazioni fondamentali è alquanto corretto e qualsiasi fenomenologia osservata sembra in accordo con quanto previsto dal modello. Ma nella fisica del neutrino potrebbe saltare fuori qualcosa di nuovo perché, ad esempio, pare che esistano delle evidenze sperimentali di un quarto tipo di neutrino e, forse, ce ne sono altri (post). Infatti, alcuni esperimenti che sono stati condotti presso il reattore nucleare di Daya Bay suggeriscono che la quantità di neutrini prodotti è circa il 6% inferiore a quanto ci si aspetta dai calcoli. Ciò potrebbe essere interpretato come una evidenza dell’esistenza di altri neutrini che si “mescolano”, per così dire, con gli altri tre noti. In modo ironico potremmo anche dire che dallo studio delle particelle più piccole si apre un altro mondo verso la ricerca di un quarto neutrino grazie alle osservazioni spaziali che vengono realizzate dagli astronomi per esplorare l’Universo su larga scala. Infatti, durante le epoche primordiali, lo spazio cosmico era opaco e riempito da un plasma di particelle cariche attraverso il quale nemmeno la luce era in grado di passare. Man mano che l’Universo andava espandendosi e raffreddandosi, gli elettroni e i protoni si accoppiarono e circa 370 mila anni dopo il Big Bang, lo spazio divenne trasparente. Analizzando la radiazione cosmica di fondo, gli astronomi hanno ottenuto tantissime informazioni e tra queste anche quelle relative al numero di particelle in essa presenti. Andando a “contare” quante particelle esistono simili ai neutrini, gli astronomi hanno trovato che questo numero è più consistente con 4 anziché con 3. Dunque, se ciò è vero allora questa extra particella potrebbe non essere un neutrino oppure potrebbe trattarsi di un’altra particella di luce sconosciuta. Però, se si trova che si tratta effettivamente di un neutrino, quasi certamente non sarà un membro del Modello Standard e, cosa ancora più interessante, non si comporterà come gli altri tre neutrini: stiamo parlando del cosiddetto neutrino sterile. L’importanza di questa particella è molteplice e potrebbe riempire tante pagine bianche relative a questioni che riguardano, ad esempio, gli istanti iniziali della storia cosmica, la natura della materia ed il problema di alcune anomalie osservate. Questo campo della ricerca della fisica delle particelle è ricco di varie teorie e modelli che tentano di spiegare il concetto dei neutrini sterili. In tal senso, alcuni fisici sono convinti che, se esistono, quei neutrini sterili che hanno una massa leggermente superiore potrebbero spiegare il mistero della materia scura.

Virginia Tech: Top scientific breakthrough opens door to understanding universe

Virginia Tech: A big discovery in the study of neutrinos, tiny particles that have a big role in the universe

HyperGeometrical Universe Theory: Sterile Neutrinos

arXiv: Observation of electron-antineutrino disappearance at Daya Bay 

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