C’è un nuovo, importante risultato scientifico per il Dipartimento di Fisica dell’università Federico II di Napoli, dopo la riuscita dell’esperimento sui qubit delle scorse settimane. Infatti, la collaborazione T2K (Tokai to Kamioka), che ha proprio nei ricercatori dell’ateneo napoletano un importante partner e che da oltre dieci anni studia i fenomeni connessi alle oscillazioni dei neutrini, ha prodotto uno studio di notevole rilevanza scientifica pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature, che nel numero 580 di aprile lo analizza con dovizia di particolari e gli dedica anche la copertina, con una suggestiva immagine dell’interno del rivelatore Super-Kamiokande di Kamioka in Giappone.
Lo studio fornisce indicazioni sempre più stringenti sull’esistenza di una differenza nel comportamento dei neutrini e delle loro antiparticelle, gli antineutrini. I nuovi risultati dimostrano, infatti, come il fenomeno dell’oscillazione, che permette ai neutrini di “trasformarsi” in neutrini di un altro tipo, si verifichi con probabilità diverse per i neutrini rispetto agli antineutrini. In termini tecnici, tale effetto viene chiamato “violazione di Cp”. Questa ricerca apre uno spiraglio nella comprensione di uno tra i grandi misteri che riguardano il nostro universo: cioè, quello riguardante la netta prevalenza della materia sull’antimateria. Il rivelatore Super-Kamiokande di Kamioka riprodotto sulla copertina di Nature è equipaggiato con oltre 11.000 occhi elettronici (fotomoltiplicatori) capaci di catturare la luce prodotta dagli elusivi neutrini nelle interazioni con l’acqua purissima (50.000 tonnellate) della quale è riempito.
L’esperimento T2K è una collaborazione internazionale alla quale l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) partecipa fin dalle prime fasi di progettazione, ricoprendo ruoli di grande responsabilità grazie al contributo delle Sezioni Infn e delle università di Napoli, Padova, Roma La Sapienza, università e Politecnico di Bari, e dei laboratori nazionali di Legnaro dell’Istituto. “Questo risultato premia i molti anni di sforzi per costruire, mettere in funzione e operare uno tra gli apparati più complessi mai realizzati nel nostro settore“, sottolinea Gabriella Catanesi, responsabile per l’Infn dell’esperimento T2K e componente del comitato esecutivo dell’esperimento stesso. “Siamo molto orgogliosi e soddisfatti. Ma non ci fermiamo certamente qui. Stiamo lavorando – conclude Catanesi – per migliorare ancora il nostro apparato per essere in grado di fronteggiare le sfide dei prossimi anni“.
Nella pratica, il funzionamento dell’esperimento T2K prevede che un potente fascio di neutrini (o antineutrini) muonici venga prodotto nel complesso di acceleratori per la ricerca (Jparc) presso il villaggio di Tokai sulla costa orientale del Giappone. I neutrini vengono prima misurati vicino al luogo di produzione e poi intercettati dal gigantesco rivelatore sotterraneo Super-Kamiokande, a Kamioka, nei pressi della costa occidentale del Giappone, a 295 chilometri di distanza. Durante questo tragitto, infatti, i neutrini (o gli antineutrini) muonici possono “oscillare”, trasformandosi in neutrini (o antineutrini) di tipo elettronico. Il risultato T2K è che il numero di antineutrini muonici che oscillano in antineutrini elettronici è inferiore rispetto a quello dei neutrini muonici oscillanti in neutrini elettronici. Dopo aver analizzato i dati di nove anni, l’esperimento T2K ha raggiunto un livello di significatività statistica sufficientemente alta da poter fornire un’indicazione abbastanza stringente sull’esistenza della “violazione della Cp” in queste particelle fondamentali e potrebbe contribuire a fornire una risposta al problema dell’antimateria “mancante” nei prossimi dieci anni.
L’esperimento è stato realizzato ed è gestito da una collaborazione internazionale che conta circa 500 scienziati di 67 istituzioni in dodici Paesi (Canada, Francia, Germania, Italia, Giappone, Polonia, Russia, Spagna, Svizzera, Regno Unito, Stati Uniti d’America e Vietnam). Per le ricerche svolte con il rivelatore Super-Kamiokande, che hanno portato “alla scoperta delle oscillazioni del neutrino che mostrano che il neutrino ha massa” il fisico giapponese Takaaki Kajita, nel 2015, è stato insignito del Premio Nobel per la Fisica, condiviso col fisico canadese Arthur McDonald. Nel novembre dello stesso anno, per i fondamentali contributi alla scoperta delle oscillazioni dei neutrini i componenti della collaborazione T2K sono stati insigniti del prestigioso premio Breakthrough Prize for Fundamental Physics.
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