E' stata ottenuta la stima finora più precisa della massa del neutrino, una delle particelle fondamentali più sfuggenti dell’universo e allo stesso tempo la più abbondante. E' un passo avanti importante per fare luce su uno dei più grandi misteri della fisica è il risultato, pubblicato sulla rivista Science, si deve all’esperimento internazionale Katrin, condotto in Germania dal Karlsruhe Institute of Technology.
L'Italia ha partecipato con Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Politecnico di Milano e Università di Milano-Bicocca. I ricercatori sono riusciti a fissare un più stringente limite superiore alla massa del neutrino, stabilendolo a 0,45 elettronvolt, ovvero meno di un milionesimo della massa di un elettrone, migliorando ancora le stime precedenti, che vedevano il limite massimo a 1 elettronvolt. “È importante stabilire la massa del neutrino per completare la comprensione delle leggi fondamentali della natura, dalla scala subatomica a quella delle galassie”, dice all’ANSA Marco Carminati di Politecnico di Milano e Infn, responsabile nazionale di Katrin per l’Italia, tra gli autori dello studio. “Consentirebbe, dunque, di mettere un punto fisso dal quale partire per compiere nuovi passi avanti”.
L’esperimento Katrin cerca di misurare la massa del neutrino analizzando il decadimento beta del trizio, un isotopo radioattivo dell’idrogeno che possiede un neutrone in più rispetto a quest’ultimo. Il decadimento beta è un tipo di decadimento radioattivo, ovvero una trasformazione spontanea attraverso la quale un elemento si trasforma in un altro più stabile emettendo sia particelle cariche che neutre. Infatti, quando decade, il trizio emette un elettrone e un antineutrino, cioè l’antiparticella del neutrino. Questa coppia possiede un’energia totale che è nota, e dunque misurando con precisione quella dell’elettrone è possibile risalire indirettamente all’energia del neutrino e, di conseguenza, alla sua massa grazie alla famosa equazione formulata da Albert Einstein.
Nell’arco di 259 giorni tra 2019 e 2021, la collaborazione Katrin ha misurato l’energia di circa 36 milioni di elettroni, una quantità di dati 6 volte superiore rispetto alle rilevazioni precedenti. I risultati hanno un livello di confidenza del 90% e segnano il terzo ritocco del limite superiore della massa del neutrino, mentre quello inferiore resta fissato a 0,086 elettronvolt.
“Katrin è l’unico esperimento nel quale la stima della massa del neutrino non dipende da modelli, ha quindi un approccio più diretto e il suo punto di forza è la grande accuratezza nella misura dell’energia degli elettroni emessi”, afferma Carminati. “Il progetto, nel quale l’Infn è impegnato su diversi fronti, proseguirà nella configurazione attuale fino a fine 2025, raggiungendo 1.000 giorni di acquisizione dati: ciò consentirà di correggere alcuni errori – aggiunge il ricercatore – e di ottenere una misurazione ancora più precisa. Seguirà poi nel 2026 un upgrade con un nuovo rivelatore chiamato Tristan e sviluppato con un forte contributo italiano”.
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