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SCIENZA

Fisica

L'annuncio: scoperto nel cuore del Gran Sasso il neutrino che cambia sapore

Annuncio dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare: osservato per la quinta volta un neutrino tau in un fascio di neutrini mu partito dal Cern di Ginevra. È la conferma che oscillano e che hanno massa

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Il rilevatore OPERA (Ansa)
L'Aquila
Ora è ufficiale: quando i neutrini viaggiano per lunghe distanze attraverso la materia oscillano, cambiando sapore. La conferma è arrivata dall’esperimento Opera, condotto nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn). Per la quinta volta è stato osservato un neutrino tau in un fascio che in origine era composto solo da neutrini mu, raggiungendo la soglia minima per poter annunciare la scoperta.

Un lungo volo da Ginevra al Gran Sasso 
L'esperimento internazionale Opera coinvolge 140 fisici da 26 Istituti di ricerca in 11 Paesi. Il neutrino che ha permesso l’annuncio ha iniziato il suo “volo” al CERN di Ginevra come neutrino muonico e, dopo aver attraversato 730 chilometri sottoterra, ha raggiunto i Laboratori del Gran Sasso manifestandosi come neutrino tau, quello che i fisici definiscono cambiamento di "sapore". Questa trasformazione fornisce la spiegazione a un fenomeno scoperto nel 1998: i neutrini muonici prodotti nelle interazioni di raggi cosmici giungono sulla Terra meno numerosi di quanto atteso. La scoperta effettuata in Abruzzo conferma definitivamente che i neutrini mancanti sono proprio quelli muonici che hanno oscillato in neutrini tau.

Un rilevatore gigantesco
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. Si tratta di un gigante di circa 4.000 tonnellate, di 2.000 metri cubi di volume e nove milioni di film fotografici: al suo interno una piccola frazione dei neutrini che sopraggiungono interagiscono con il rivelatore, producendo delle particelle che poi vengono osservate. “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 Giovanni De Lellis, dell’INFN e dell’Università Federico II di Napoli, a capo del team internazionale di OPERA.

Anni di rilevazioni
OPERA ha cercato neutrini tau sapendo che tutti quelli che hanno lasciato il CERN erano neutrini muonici, visto che il fascio di neutrini prodotto a Ginevra era 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 chilometri. Dopo aver rivelato i primi neutrini muonici prodotti al CERN nel 2006, l’esperimento ha raccolto 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. In perfetto accordo con le previsioni teoriche.

I prossimi passi 
L'annuncio è inoltre la conferma che i neutrini hanno massa. 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 impiegati anche in altri esperimenti, non solo nel campo dei neutrini.