Ricerca: ai laboratori Gran Sasso il quinto neutrino tau

L’esperimento internazionale Opera (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) ai Laboratori del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) ha rivelato la quinta interazione di neutrino tau. Il neutrino ha iniziato il suo “volo” al Cern di Ginevra come neutrino muonico e, dopo aver attraversato 730 km sottoterra, ha raggiunto i laboratori Gran Sasso, manifestandosi […]

L’esperimento internazionale Opera (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) ai Laboratori del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) ha rivelato la quinta interazione di neutrino tau. Il neutrino ha iniziato il suo “volo” al Cern di Ginevra come neutrino muonico e, dopo aver attraversato 730 km sottoterra, ha raggiunto i laboratori Gran Sasso, manifestandosi come neutrino tau. Qui  i neutrini hanno interagito con il rilevatore Opera, un gigante di circa 4.000 tonnellate, di 2000 metri cubi di volume e nove milioni di film fotografici, producendo delle particelle che poi vengono osservate. Questo importante risultato è stato annunciato nel corso di un seminario tenutosi ai Laboratori del Gran Sasso. In natura esistono tre tipi, detti “sapori”, di neutrini: elettronico, muonico e tau. Opera ha cercato neutrini tau sapendo che tutti quelli che hanno lasciato il Cern erano neutrini muonici, visto che il fascio di neutrini era stato prodotto appositamente di questo tipo. Se si rivelano neutrini di un sapore diverso, si ha, quindi, la prova delle oscillazioni avvenute durante il loro volo di 730 km. Dopo aver rivelato i primi neutrini muonici prodotti al Cern nel 2006, l’esperimento ha preso dati per cinque anni, dal 2008 alla fine del 2012. Il primo neutrino tau è stato pubblicato nel 2010. Il secondo e il terzo sono stati riportati rispettivamente nel 2012 e nel 2013. Il quarto è stato pubblicato nel 2014. E oggi è arrivato anche il quinto In perfetto accordo con le previsioni teoriche, afferma l’Infn.

“La rivelazione del quinto neutrino tau è estremamente importante: l’osservazione diretta della transizione da neutrini muonici a tau ha ora raggiunto per la prima volta la precisione statistica di 5 sigma, il livello richiesto per una scoperta nella fisica delle particelle elementari”, sottolinea Giovanni De Lellis, dell’Infn e dell’Università Federico II di Napoli, a capo del team internazionale di Opera. “Possiamo dunque definitivamente annunciare la scoperta dell’apparizione di neutrini tau in un fascio di neutrini muonici”. La rivelazione di neutrini tau dall’oscillazione di neutrini muonici fu la motivazione per la quale l’esperimento Opera fu progettato alla fine degli anni Novanta. “Questo compito è estremamente difficile a causa di due contrapposte richieste: un rivelatore enorme, molto pesante e una accuratezza micrometrica. La sfida è raggiungere la scala delle migliaia di tonnellate con un rivelatore basato sulla tecnologia delle emulsioni nucleari, una tecnica fotografica unica nell’assicurare l’accuratezza richiesta”, spiega lo scienziato di Opera.

L’esperimento internazionale Opera coinvolge 140 fisici da 26 Istituti di ricerca in 11 Paesi. Inizialmente introdotte come una possibile ipotesi, le oscillazioni sono state per diversi decenni un fenomeno poco conosciuto. Nel 1998 fu mostrato che i neutrini muonici prodotti nelle interazioni di raggi cosmici giungono sulla Terra meno numerosi di quanto atteso. Il risultato riportato ieri conferma definitivamente che i neutrini mancanti sono proprio quelli muonici che hanno oscillato in neutrini tau. “Il risultato ottenuto è stato possibile grazie all’impegno costante di tutti i ricercatori coinvolti nel progetto, all’eccellente prestazione del fascio di neutrini del Cern e al sostegno degli enti finanziatori”, conclude De Lellis. Gli scienziati continueranno l’analisi dei dati raccolti, alla ricerca di altri neutrini tau prodotti dall’oscillazione di neutrini muonici e cercheranno di misurare i parametri dell’oscillazione, usando per la prima volta i neutrini tau prodotti dall’oscillazione. Gli sviluppi tecnologici effettuati per l’esperimento Opera saranno utilmente impiegati in altri esperimenti, non solo nel campo dei neutrini.

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