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 sto Gran Sasso).
Un solo neutrino mutante (in termini fisici si parla di oscillazione) da muonico a tau, è stato osservato dagli scienziati su miliardi di miliardi di neutrini lanciati dal CERN e arrivati ai laboratori dell’INFN dal 2007. Questo risultato, infatti, è una forte indicazione del fatto che i neutrini hanno una massa e che possono oscillare passando da una famiglia a un’altra. E' stato il fisico italiano Bruno Pontecorvo, del gruppo dei "ragazzi di via Panisperna" di Enrico Fermi, a proporre, verso la metà del secolo scorso, la possibilità di trasformazione dei neutrini. Nel Modello Standard elaborato dai fisici per spiegare l’Universo, i neutrini non hanno una massa. Occorrerà dunque 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.
Sono 15 anni che si osserva, attraverso diversi esperimenti, la sparizione di quantità di neutrini provenienti dal Sole o da altre sorgenti e si ipotizza, come spiegazione, l’oscillazione. Ma è la prima volta che viene osservato direttamente un neutrino che oscilla in un altro. è come se, dopo aver saputo di un delitto, trovassimo finalmente il corpo della vittima.
OPERA è un esperimento progettato e realizzato da un folto gruppo di ricercatori, provenienti da Università e Istituti scientifici di Belgio, Corea, Croazia, Francia, Germania, Giappone, Israele, Italia, Russia, Tunisia, Svizzera e Turchia. In particolare in Italia i ricercatori coinvolti nel progetto afferiscono all’Università e Sezione INFN di Bari, all’Università e Sezione INFN di Bologna, ai Laboratori Nazionali INFN di Frascati, ai Laboratori Nazionale INFN del Gran Sasso, all’Università de L’Aquila, all’Università Federico II e Sezione INFN di Napoli, all’Università e Sezione INFN di Padova, all’Università La Sapienza e Sezione INFN di Roma, all’Università di Salerno.
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cartella Neutrino Tau
Dichiarazioni
Antonio Ereditato spokesperson di OPERA collaboration. “Un risultato importante che premia tutta la Collaborazione OPERA per i tanti anni di forte impegno, e che prova la correttezza delle nostre scelte sperimentali. Siamo fiduciosi che a questo primo evento ne seguiranno altri per dimostrare pienamente l’apparizione delle oscillazioni di neutrino”.
Lucia Votano, direttore dei Laboratori del Gran Sasso dell’INFN: "L'esperimento OPERA ha centrato il suo primo obiettivo rivelando un neutrino di tipo tau ottenuto dalla trasformazione di un neutrino di tipo muonico avvenuta durante il percorso da Ginevra al Laboratorio del Gran Sasso. Questo importante risultato arriva dopo un decennio di intenso lavoro della Collaborazione con il supporto del Laboratorio e ne conferma ancora una volta la posizione leader tra i laboratori sotterranei nel mondo dedicati alla fisica astro particellare”.
Roberto Petronzio, presidente Istituto Nazionale Fisica Nucleare (INFN) “Questo successo è dovuto alla tenacia e all’inventiva dei fisici della comunità internazionale, che hanno designato un fascio di particelle apposta per l’esperimento. In questo modo è stato coronato dal successo il disegno originale del Gran Sasso: i Laboratori infatti furono costruiti orientandoli in modo tale da poter ricevere dei fasci di particelle dal CERN”.
Eugenio Coccia, ex direttore dei Laboratori Gran Sasso. “Avendo diretto i LNGS durante tutta la realizzazione dell'esperimento Opera e i primi anni di invio del fascio di neutrini, in un periodo non facile per il territorio del Gran Sasso, posso testimoniare come questo successo sia figlio di un gioco di squadra. Vi hanno preso parte la passione dei membri dell'esperimento, la perseveranza dello staff del Laboratorio e la lungimiranza della dirigenza dell'INFN”.
Per interviste
Romeo Bassoli, capo ufficio stampa INFN
Tel +39 066868162 Cell +39 3286666766
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Roberta Antolini, Relazioni Esterne Laboratori del Gran Sasso INFN
Tel +39 0862437216 Cell +39 329 8312296
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Antonio Ereditato, spokesperson di OPERA
Universita? di Berna
Tel U +41 31 6318566
Cell +41 793690906
Cell +39 347 3394916
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Lucia Votano, direttore Laboratori del Gran Sasso INFN
+39 0862437230
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Maria Teresa Muciaccia, Responsabile Nazionale INFN di OPERA
Universita? di Bari
Tel +39 0805443192 Cell +39 3473210608
Paolo Strolin
Università di Napoli
Tel +39 081676131 Cell +39 3358417909
Mario Spinetti, Technical Coordinator di OPERA
Laboratori Nazionali di Frascati INFN
Cell +39 3282696933
PER SAPERNE DI PIU'
Esperimento OPERA
L'esperimento internazionale OPERA é costituito da un rivelatore che ha al suo interno 150.000 mattoncini di piombo rivestito di emulsione fotografica. Il peso totale é di 1.300 tonnellate. Si tratta di una sorta di sofisticatissima macchina fotografica. Grazie a questo rivelatore, i ricercatori possono osservare le conseguenze del passaggio di neutrini quando questi urtano contro gli atomi del piombo. I neutrini provengono dal CERN di Ginevra, dove vengono creati attraverso una serie di passaggi che partono da una bombola di gas idrogeno per arrivare, attraverso pareti in grafite e ferro, fino a un fiotto di neutrini che viene lanciato nella roccia. Le particelle attraversano il sottosuolo, in linea retta e quasi alla velocità della luce, fino al Gran Sasso. I neutrini infatti sono in grado di attraversare enormi spessori di materia senza interagire.
Per questo motivo, nonostante siano decine di miliardi i neutrini inviati ogni giorno dal CERN, solo una ventina di questi interagiscono all’interno dell’apparato. Gli altri continuano la loro corsa ed emergono in superficie per poi lanciarsi nello spazio.
La collaborazione OPERA include 170 ricercatori da 33 istituzioni di 12 Paesi.
L’oscillazione dei neutrini
OPERA ha osservato per la prima volta il fenomeno di comparsa di un neutrino di ?famiglià diversa rispetto a quella di origine, cioè quella di quando e' partito dal Cern.
Si tratta di un fenomeno immaginato dal fisico italiano Bruno Pontecorvo e teorizzato alla fine del ?900. L’idea di base é 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. Proprio su questo gioca l’esperimento OPERA. Dal CERN vengono lanciati solo neutrini muonici. Questi, dopo aver percorso un certo tratto della loro traiettoria, subiscono una sorta di rimescolamento delle due componenti che li costituivano. Cos? il neutrino iniziale assume una componente tauonica via via crescente , cioè comincia a oscillare. Dopo un certo intervallo di tempo o dopo aver compiuto un certo percorso, 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
La nuova fisica
Il Modello Standard è, per la sua predizione che riguarda i neutrini, smentito dalla scoperta di OPERA. Questo Modello ha superato finora i test delle scoperte fatte dall’acceleratore LEP del CERN (quello che negli anni ‘90 ha preceduto LHC), del Tevatron, del Fermilab di Chicago e anche i primi risultati di LHC. Ora si apre la porta per una nuova fisica che si aggiunge al Modello Standard e che, secondo alcuni fisici, potrebbe avere implicazioni anche per quel che riguarda le future scoperte di LHC. Una cosa è certa: questa nuova fisica deve comportare l'allargamento dei componenti fondamentali del Modello Standard per far posto a qualche nuova particella che garantisca la massa dei neutrini e quindi il fenomeno di oscillazione tra neutrini confermato da OPERA. Una affascinante possibilità é che questa nuova particella sia un neutrino di nuovo tipo che non abbiamo mai visto. A differenza delle particelle che appartengono al gruppo dei fermioni (come i quark o gli elettroni), il neutrino che finora abbiamo visto nei nostri esperimenti ha un solo tipo di spin cioè di rotazione: gira solo a sinistra. La massa dei neutrini potrebbe implicare che esista un altro neutrino che ha invece lo spin che ruota a destra. Potrebbe trattarsi di un neutrino molto massiccio, con una massa da un milione di miliardi di Giga Elettron Volt (GeV). Un’altra possibilità su cui alcuni gruppi di fisici lavorano é che una forma molto più leggera di neutrino di tipo destro possa essere il principale candidato a rappresentare la famosa materia oscura che domina l’Universo.
Per informazioni:
INFN Ufficio Comunicazione
