Benvenuto neutrino

Nati qualche istante dopo il Big Bang, che ha dato origine all’Universo, i neutrini saranno, dal prossimo 11 settembre, gli attori di uno dei piu’ importanti esperimenti di fisica di inizio secolo: un fascio delle sfuggenti particelle viaggera’ per 732 chilometri dal CERN di Ginevra ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Tempo di percorrenza: una piccolissima frazione di secondo.

Le modificazioni che i neutrini subiranno durante il percorso, nel quale attraverseranno (a circa 8 chilometri di profondità) il sottosuolo di Monte Bianco e Appennini, fino alla Toscana, all’Umbria e quindi all’Abruzzo, permetteranno di conoscere meglio  questi formidabili “messaggeri” dell’Universo, che viaggiano a velocità prossima a quella della luce, sempre in corsia di sorpasso, senza mai trovare ostacoli. L’avvio della sperimentazione è stata ufficializzata, questa settimana, dal direttore de Laboratori del Gran Sasso, Eugenio Coccia, durante la sua partecipazione alla Fondazione Ettore Majorana di Erice ai lavori della Scuola internazionale di Fisica subnucleare, fondata e diretta dal professore Antonino Zichichi.

Ad ipotizzare l’esistenza dei neutrini fu Wolfang Pauli nel 1930. La conferma della loro esistenza avvenne però soltanto nel 1955 ad opera di Frederick Reines. Abbondantissimi  nell’Universo (circa 60 miliardi, ogni secondo, attraversano la punta di un dito della nostra mano) sono difficilmente rivelabili in quanto interagiscono molto, molto, raramente con la materia. Da anni, ricercatori di tutto il mondo (teorici e sperimentali) sono impegnati nello stabilire se i neutrini hanno una propria massa, contrariamente a quanto previsto dal Modello Standard. Non si tratta soltanto di una pura (seppur affascinante): curiosità scientifica. Dal Big bang in poi, l’Universo e’ in piena espansione, ma sul suo futuro sono state avanzate due ipotesi che si collocano agli antipodi; ‘big chill’ prevede che la dilatazione dell’Universo proseguira’ fino ad un raffreddamento totale delle stelle, mentre, ‘big crunch’ ipotizza una apocalittica contrazione. E la sostanziale differenza dipende proprio dall’esistenza della massa di queste particelle. Se l’esperimento del Gran Sasso (battezzato Opera) attribuirà, com’è molto probabile, una massa ai neutrini, questo lascerà ipotizzare che l’Universo abbia una gravita’ sufficiente per poter cessare, in un futuro ancora, comunque, lontano, la sua espansione, cominciando a contrarsi.

Alla fine degli anni Novanta, con l’esperimento giapponese Super Kamiokande (eseguito in una vecchia miniera di zinco di Kamioka, a circa seicento metri di profondità) un nutrito gruppo di fisici ha stabilito, in via sperimentale, che i neutrini hanno una loro, piccola, massa. Gli scienziati hanno “fotografato” l’oscillazione dei neutrini (cioè a dire il cambio di “sapore”, da neutrino mu a tau); poiché in meccanica quantistica può oscillare soltanto una particella dotata di massa, si deduce da Super Kamiokande che i neutrini hanno una massa. Successivamente questi risultati sono stati confermati dall’esperimento Minos (Main Injector Neutrino Oscillation Search) condotto al Fermilab di Chicago. Adesso, il fascio dal Cern al Gran Sasso rappresenterà la prova definitiva.

“Dal Cern partiranno neutrini di ‘sapore’ mu” spiega Coccia. “Noi, al Gran Sasso, impressioneremo i prodotti ricavati dall’interazione tra i neutrini ed i rivelatori. Se dovessimo fotografare quelli di “sapore” tau, avremmo una conferma diretta, un’evidenza inequivocabile, del fatto che i neutrini hanno una massa”. Il fascio, ricavato dall’acceleratore Sps, verrà fotografato all’uscita della galleria del Cern, dove il “cannone” sparerà i neutrini. Al Gran Sasso i “viaggiatori” saranno nuovamente fotografati per verificare in che modo il loro stato quantistico è cambiato durante il tragitto. E per farlo i fisici impiegheranno un software particolarmente versatile.

“L’esperimento” dice Coccia “è stato possibile solo grazie all’intuizione che ebbe Antonino Zichichi, alla fine degli anni Settanta, quand’era presidente dell’Infn, superando non pochi ostacoli, diede il via libera alla realizzazione del più grande laboratorio sotterraneo di fisica del mondo. Si tratta di un esperimento di frontiera (“un evento epocale”, lo ha definito il presidente dell’Infn, Roberto Petronzio) che si aggiunge ad altri, ugualmente di rilievo, che partiranno a breve. Presto, spiega sempre Coccia , prenderà il via l’esperimento “Warp” di Carlo Rubbia, che investigherà sulla materia oscura con l’obiettivo di stabilire quali sono le particelle che la compongono. Nel 2010 partirà “Cuore” per verificare se neutrino ed antineutrino sono la stessa particella. L’esperimento dovrà chiarire perchè nell’Universo c’è una prevalenza di materia sull’antimateria.