Da: Le Scienze

Fisica

Enrico Fermi

Un neutrino "mutante" scoperto al Gran Sasso

L'esperimento indica che i neutrini oscillerebbero fra due stati differenti, muonico e tauonico, e che, contrariamente  quanto supposto dal modello standard, avrebbero una massa

La trasformazione spontanea di un particolare tipo di neutrino in un altro è stata osservata per la prima volta dai ricercatori dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Per avere la certezza definitiva della scoperta serviranno altre osservazioni di neutrini "mutanti", ma una conferma aprirebbe le porte a significativi cambiamenti di prospettiva in fisica.

Il fenomeno è stato osservato dall'esperimento internazionale OPERA: il neutrino, al termine di un viaggio che lo ha portato dal laboratorio europeo del CERN (da dove è stato "sparato" in fasci puntati verso il Gran Sasso) fino all'interno della montagna abruzzese (732 chilometri di corsa sotto la crosta terrestre in soli 2,4 millisecondi) ha mutato la propria natura. Una impresa resa possibile dalla collaborazione tra CERN e Laboratori dell'INFN del Gran Sasso nel progetto CNGS (Cern Neutrino to Gran Sasso; filmato).

L'idea di base sottostante all'esperimento - formulata da Bruno Pontecorvo, del gruppo dei "ragazzi di via Panisperna" di Enrico Fermi, verso la metà del secolo scorso - è che i neutrini non abbiano di per sé massa definita, bensì siano miscele di stati, con massa diversa. Come se fossero due componenti, una "muonica" e una "tauonica". Ora, neutrini di massa diversa hanno una diversa evoluzione nel tempo. Nell'esperimento OPERA dal CERN vengono lanciati solo neutrini muonici. Questi, dopo aver percorso un certo tratto della loro traiettoria, subiscono una sorta di oscillazione fra le due componenti che li costituivano: il neutrino iniziale assume una componente tauonica via via crescente e

dopo un certo tempo, il neutrino muonico si converte interamente in tauonico. Da questo momento l'oscillazione continua con le stesse modalità: diminuisce la componente tauonica e il neutrino si trasforma nuovamente in muonico

Su miliardi di miliardi di neutrini lanciati dal CERN e arrivati ai laboratori dell'INFN dal 2007 è stato osservato dagli scienziati un solo neutrino che ha oscillato da muonico a tau, ma il risultato è sufficiente per suggerire fortemente che i neutrini abbiano una massa e che possano oscillare passando da una "famiglia" a un'altra. Dato però che nel Modello standard i neutrini non hanno una massa, il risultato implica la necessità di rettificarlo in questo punto, fornire nuove spiegazioni e iniziare nuove ricerche con tutte le possibili implicazioni in cosmologia, nell'astrofisica e nella fisica delle particelle.

(31 maggio 2010)