Nuova scoperta Fisica

Carissimi,
spero possa interessarvi, ma è un traguardo fondamentale per la Fisica e per la Scienza in Italia e la conferma che Bruno Pontecorvo aveva ragione.

Grazie

VSV

Pierpaolo


Dopo oltre tre anni di ricerche e miliardi di miliardi di particelle in viaggio da una parte all’altra delle Alpi, nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), per la prima volta al mondo e’ stata osservata in modo diretto una metamorfosi del neutrino. La trasformazione, cioe’, di un neutrino in un altro. Una scoperta che apre le porte a una nuova fisica. Serviranno ovviamente altre osservazioni di neutrini “mutanti” per avere la certezza definitiva della scoperta.
Il fenomeno e’ stato osservato dall’esperimento internazionale OPERA: il neutrino, al termine di un viaggio che lo ha portato dal laboratorio europeo del CERN (da dove e’ 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, e’ stato osservato dagli scienziati su miliardi di miliardi di neutrini lanciati dal CERN e arrivati ai laboratori dell’INFN dal 2007. Questo risultato, infatti, e’ 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 meta’ del secolo scorso, la possibilita’ di trasformazione dei neutrini. Nel Modello Standard elaborato dai fisici per spiegare l’Universo, i neutrini non hanno una massa. Occorrera’ 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 quantita’ di neutrini provenienti dal Sole o da altre sorgenti e si ipotizza, come spiegazione, l’oscillazione. Ma e’ la prima volta che viene osservato direttamente un neutrino che oscilla in un altro. E’ come se, dopo aver saputo di un delitto, trovassimo finalmente il corpo della vittima.
OPERA e’ un esperimento progettato e realizzato da un folto gruppo di ricercatori, provenienti da Universita’ 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’Universita’ e Sezione INFN di Bari, all’Universita’ e Sezione INFN di Bologna, ai Laboratori Nazionali INFN di Frascati, ai Laboratori Nazionale INFN del Gran Sasso, all’Universita’ de L’Aquila, all’Universita’ Federico II e Sezione INFN di Napoli, all’Universita’ e Sezione INFN di Padova, all’Universita’ La Sapienza e Sezione INFN di Roma, all’Universita’ di Salerno.

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 astroparticellare”.

Roberto Petronzio, presidente Istituto Nazionale Fisica Nucleare (INFN) “Questo successo e’ dovuto alla tenacia e all’inventiva dei fisici della comunita’ internazionale, che hanno designato un fascio di particelle apposta per l’esperimento. In questo modo e’ 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 SAPERNE DI PIU’

Esperimento OPERA

L’esperimento internazionale OPERA e’ costituito da un rivelatore che ha al suo interno 150.000 mattoncini di piombo rivestito di emulsione fotografica. Il peso totale e’ 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 velocita’ 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 “famiglia” diversa rispetto a quella di origine, cioe’ 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 e’ che i neutrini non abbiano di per se’ massa definita, bens?iano 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?l neutrino iniziale assume una componente tauonica via via crescente , cioe’ 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 modalita’: diminuisce la componente tauonica e il neutrino si trasforma nuovamente in muonico

La nuova fisica

Il Modello Standard e’, 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 e’ 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 possibilita’ e’ 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” cioe’ 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 possibilita’ su cui alcuni gruppi di fisici lavorano e’ che una forma molto piu’ leggera di neutrino di tipo “destro” possa essere il principale candidato a rappresentare la famosa materia oscura che domina l’Universo.