Un nuovo neutrino mutante

Nessuna carica elettrica, una massa talmente piccola che, per quanto ne sappiamo oggi, potrebbe anche essere nulla e una debolissima interazione con la materia. Eppure, queste particelle elementari chiamate neutrini permeano l’Universo (ogni secondo ci attraversano a miliardi) e potrebbero rivelarci molto sull’origine della materia stessa. Ora, in Giappone, in uno dei pochissimi, spettacolari osservatori costruiti per studiarli, potrebbe essersi verificato uno di quegli eventi attesi da decenni: la trasformazione di un neutrino muonico in neutrino elettronico.

Detta così fa poca scena, ma per capire la portata della scoperta va fatta una premessa. Esistono tre tipi di neutrini: elettronico, muonico e tauonico (più i tre corrispettivi anti-neutrini). Ammesso che abbiano una massa e che questa sia diversa per ogni tipo, i tre possono trasformarsi l’uno nell’altro durante i loro lunghi viaggi (come predetto da Bruno Pontecorvo nel 1962). La trasformazione è detta in gergo oscillazione, ed è un fenomeno di fisica quantistica.

Nel 1988 era già stata osservata l’oscillazione da neutrini muonici a tauonici, poi è stata la volta del passaggio da elettronici a muonici (osservato per i neutrini provenienti dal Sole); se anche il terzo tipo di trasformazione fosse provato, allora si potrebbe determinare il rapporto tra questi fenomeni e quello che avviene ai corrispettivi anti-neutrini. Una simile informazione sarebbe un indizio fondamentale per risolvere “il mistero della massa che ha dominato l’Universo”, come riporta oggi il sito web del Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC, a Tokai), l’acceleratore di particelle che ha collaborato allo studio.

L’esperimento in questione si chiama T2K, ovvero Tokai to Kamioka. Presso l’acceleratore di Tokai, infatti, vengono prodotti i neutrini muonici, che poi corrono sottoterra per ben 295 chilometri fino a Kamioka, nella prefettura di Gifu, dove si trova il rivelatore di neutrini Super-Kamiokande (gli altri due rivelatori al mondo si trovano sotto il Gran Sasso, in Italia, e in Canada).

Al momento la probabilità di aver davvero assistito, per la prima volta nella storia della fisica, alla tanto attesa trasformazione è del 99,3%.

Per confermare il dato dovremo aspettare almeno un anno: al momento il rivelatore è fuori uso per via del terremoto. Se il segnale fosse osservato nuovamente si potrebbe pensare di realizzare un esperimento per mettere a confronto il tasso di oscillazione fra il neutrino muonico e quello elettronico con quello fra le controparti di anti-materia e cercare così una prova diretta della simmetria fra materia e antimateria.

I ricercatori hanno analizzato i dati raccolti tra gennaio 2010 e marzo 2011 (fino al giorno del terremoto che ha messo in ginocchio il Giappone) e hanno osservato in tutto 88 eventi (cioè interazioni tra i neutrini e la materia). “ Sei di questi eventi sono chiaramente identificabili come interazioni di neutrini elettronici”, riportano gli studiosi. Poiché l’acceleratore aveva prodotto solo i muonici, vuol dire che alcuni di questi si sono trasformati durante il viaggio.

La certezza ancora non c’è. Quando i neutrini elettronici interagiscono con la materia si liberano elettroni (mentre i muonici liberano muoni); esiste però la possibilità, sebbene bassa, che degli elettroni si producano in altri modi.

Riferimenti: wired.it