SMASH, un ‘frullatore’ di teorie

Cinque dei più grandi problemi della fisica fondamentale potrebbero essere risolti in un solo colpo. È quanto emerge da uno studio guidato da Guillermo Ballesteros dell’Università di Paris-Saclay in Francia e collaboratori che propongono un nuovo modello, denominato SMASH e basato sul modello standard della fisica delle particelle elementari, per spiegare la materia scura, l’oscillazione del neutrino, la bariogenesi, l’inflazione cosmica e la simmetria carica-parità (CP).

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La nascita ‘in diretta’ di un buco nero

I buchi neri sono gli oggetti più enigmatici e affascinanti dell’Universo. Di essi conosciamo molto poco e, nonostante sia noto che essi esistono nelle binarie-X che nei nuclei galattici attivi, non ne abbiamo mai visto uno in formazione. Oggi, però, gli scienziati sperano di utilizzare gli esperimenti sui neutrini, come il prossimo denominato Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), attraverso i quali si spera di “assistere in diretta” alla nascita di uno di essi.

Il ‘quarto’ neutrino rimane elusivo

Il gruppo internazionale formato da 200 ricercatori che lavorano all’esperimento sull’oscillazione dei neutrini, noto come Daya Bay Collaboration, hanno pubblicato i primi risultati sulla ricerca di una particolare particella, detta neutrino “sterile”, che potrebbe rappresentare un possibile ‘quarto’ tipo di neutrino al di là dei tre neutrini già noti. L’esistenza di questa ipotetica particella, se provata, avrebbe un profondo impatto sulla nostra comprensione dell’Universo e potrebbe influenzare la progettazione dei futuri esperimenti sui neutrini. Tuttavia, i risultati, pubblicati sulla rivista Physical Review Letters, non mostrano alcuna evidenza di neutrini “sterili” almeno in un intervallo di massa che non sia stato precedentemente esplorato.

Ecco NOvA, l’esperimento più avanzato del Fermilab sui neutrini

Grazie al recente completamento dei laboratori, è entrato in funzione, e con successo, l’esperimento NOvA che esplorerà le proprietà dei neutrini che rappresentano una delle chiavi per svelare alcuni misteri ancora irrisolti dell’Universo.

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 

Neutrinos at the forefront of elementary particle physics and astrophysics

Neutrinos at the forefront of elementary particle physics and astrophysics – The conference will be focused on neutrinos as a bridge between the two words of particle physics and astrophysics/cosmology with 3 main topics:

The Physics of the Sun and the Solar Neutrinos

The aim of the workshop is twofold:
1- Discussion on the development in the Standard Solar Model in the last two years especially concerning the metallicity and other parameters, such as the cross sections. Alternative approaches will also be taken into account.

Alla ricerca del ‘quarto’ neutrino

E’ noto che i neutrini, e gli antineutrini, sono in natura di tre tipi o ‘sapori’: elettronico, muonico e tauonico. In tanti esperimenti, i ricercatori hanno osservato un solo tipo di neutrino e addirittura l’hanno anche visto oscillare mentre diventa uno dei tre sapori. Tra l’altro, agli inizi degli anni ’90 alcuni esperimenti hanno messo in evidenza una particolare anomalia: gli antineutrini muonici oscillano in antineutrini elettronici con un tasso dell’ordine del 3% più alto rispetto a quanto previsto dalla teoria. Per spiegare questa discrepanza, i fisici stanno cercando di ammettere l’esistenza di un quarto neutrino che abbia una massa ben determinata. Tuttavia, ci sarebbe un prezzo da pagare e cioè quello di modificare il modello standard delle particelle elementari. Nonostante ciò un gruppo di ricercatori sta oggi cominciando a pensare se valga la pena, o meno, di provare l’esistenza di questo eventuale quarto sapore del neutrino.

ArXiv: A proposed search for a fourth neutrino with a PBq anti-neutrino source