Forse fanno meno notizia del bosone di Higgs, nonostante il Nobel del 2015, ma sono decenni che le previsioni e i dati sembrano deporre in favore dell'esistenza dei neutrini sterili. Forse sono meno noti delle onde gravitazionali, ma risolvere i problemi legati alla loro massa consentirà di ridiscutere il Modello Standard delle particelle e, dunque, le basi stesse della Fisica contemporanea.

Cosa sono i neutrini che attraversano la Terra e i nostri corpi

Pur essendo molto abbondanti nell'universo, i neutrini sono particelle subatomiche fantasma, quasi del tutto scevre di massa, interagenti con la materia per mezzo della forza nucleare debole.

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Dal momento che non ci accorgiamo di essere quotidianamente attraversati da fasci di neutrini cosmici, la difficoltà nel rilevarli è alta.

Viaggiano alla velocità della luce e la maggior parte non viene rilevata neppure dai laboratori sotterranei. Da anni esistono degli esperimenti creati ad hoc per riuscire a catturarli e a studiarne le proprietà, anche se in modo indiretto. Il Modello Standard delle particelle elementari dice che esistono tre famiglie di neutrini, chiamati sapori: in analogia ai leptoni, esistono i neutrini elettronici, i neutrini muonici e i tauonici. Queste tre famiglie interagiscono, rispettivamente, con gli elettroni, i muoni e i tau.

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Il problema della massa dei neutrini

Perché esistono così tante difficoltà nel rilevare e determinare le proprietà di queste particelle? I neutrini devono avere massa. Come mai? Se fossero del tutto privi di massa le tre famiglie sarebbero indipendenti l'una dall'altra e un neutrino di un tipo particolare, una volta creato all'interno di un processo radioattivo (come il decadimento) o mediante una reazione nucleare come accade nel Sole, resterebbe sempre identico a se stesso, ma ciò non accade.

I rivelatori Super-Kamiokande a Tokyo e del Sudbury Neutrino Observatory (Sno) in Canada hanno mostrato che cambiano natura. Oscillando, i neutrini si trasformano cambiando sapore. Questi sono stati i primi esperimenti a confermare il cambiamento di natura dei neutrini; ed è la Meccanica Quantistica a garantirci che questo possa accadere. L'oscillazione d'identità dei neutrini è possibile solo se hanno massa e se questa differisce, anche di poco, nei vari tipi di neutrini (il tutto in perfetto accordo con le teorie di Bruno Pontecorvo risalenti alla fine degli anni Cinquanta del Novecento).

Queste scoperte hanno conseguenze importanti per la fisica delle particelle. Innanzitutto perché introducono una discrepanza con il Modello Standard secondo cui non dovrebbero avere massa. Ecco che comprendiamo il perché è necessario ipotizzare un neutrino fondamentale o sterile. In base alle previsioni l'esistenza di questo tipo di particella dovrebbe permetterci di far quadrare i conti rispetto alle interazioni con la materia a noi nota (in accordo la materia oscura).

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Il nuovo esperimento conferma l'inesistenza del neutrino sterile?

Un esperimento al Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) sembra condurre a questa conclusione, in accordo con i risultati presentati alla Conferenza Neutrino 2014 di Boston. Su Media Inaf del 5 giugno 2014 infatti leggiamo che “MINOS lavora su due tipi di interazioni tra neutrini, le cosiddette “corrente neutra” e “corrente carica”. 

Se i neutrini sterili esistono, ormai avremmo dovuto rilevarli, soprattutto con questo doppio filtro.

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Non solo MINOS non ha rilevato alcuna diminuzione dell’interazione tra i neutrini attualmente conosciuti, istanza in favore dell'inesistenza di questa particella (e i fisici del Femilab sono proprio di questo avviso), ma i risultati del team di ricercatori coordinato da P. Adamson sembrano andare proprio in questa direzione. Siamo continuamente bombardati da particelle di cui ancora non sappiamo quasi nulla. 

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