“TAU”

Martedì, 01 Giugno 2010

Dalla Svizzera al Gran Sasso il viaggio del neutrino mutante

Miliardi di miliardi di neutrini sono passati inosservati. Uno solo ha lasciato una traccia. I fisici del laboratorio del Gran Sasso lo aspettavano da tre anni. Al suo arrivo, hanno riconosciuto subito le impronte: delle particolari strisce colorate apparse sugli schermi. Il neutrino di tipo “tau”, una delle particelle più sfuggenti dell´universo, è stato finalmente catturato dagli scienziati dell´Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) che gestisce i laboratori del Gran Sasso.   Per la prima volta un esperimento ha dimostrato così il fenomeno della “oscillazione dei neutrini”, teorizzato alla fine degli anni ´60. Esistono tre tipi (o “sapori”) di neutrini: muonico, tau ed elettronico. Elusive e velocissime, questa particelle sono specializzate nel far girare la testa agli scienziati che ne vanno a caccia. Di fronte a conti che continuavano a non tornare, i fisici hanno ipotizzato che i tre neutrini fossero capaci di mutare l´uno nell´altro. Era dalla fine del 2006 che il Cern di Ginevra (l´Organizzazione europea per la ricerca nucleare) sparava ogni giorno miliardi di neutrini di tipo “muonico” in direzione dell´Abruzzo. Se anche uno solo di essi si fosse trasformato durante il tragitto in “tau”, cambiando pelle nel corso dei 2,4 millisecondi necessari a coprire i 730 chilometri di tragitto, l´oscillazione dei neutrini sarebbe stata confermata. Si sarebbe chiuso così un punto interrogativo aperto nel 1968 da Bruno Pontecorvo, uno dei collaboratori di Enrico Fermi.
Il neutrino tau ora è stato osservato al Gran Sasso. E se da un lato si tratta di una buona notizia, dall´altro costringerà i fisici a rivedere le fondamenta su cui poggia la maggior parte delle loro teorie. «Il fenomeno – spiega Roberto Petronzio, presidente dell´Infn – fa tremare il quadro di riferimento teorico della fisica contemporanea, il cosiddetto modello standard». Secondo le sue premesse, i neutrini sarebbero particelle prive di massa. Ma senza massa non sarebbe possibile il fenomeno dell´oscillazione, sostiene d´altro lato la fisica quantistica. L´osservazione del neutrino tau ha risolto il problema posto da Pontecorvo, ma ha aperto una contraddizione non meno difficile da sbrogliare.
In attesa dei prossimi sviluppi, la direttrice dei Laboratori del Gran Sasso è entusiasta. Lucia Votàno è infatti l´unica donna al mondo alla guida di un laboratorio di ricerca così grande, i cui strumenti sono ricoperti da 1.400 metri di roccia per essere schermati dai raggi cosmici e sono passati indenni attraverso il terremoto in Abruzzo. «Il nostro laboratorio è leader tra le strutture sotterranee dedicate alla fisica delle astroparticelle». Lo strumento che ha osservato il tau si chiama Opera ed è una “macchina fotografica” di 1.300 tonnellate, formata da 1.500 mattoni di piombo ricoperti da un´emulsione sensibile ai neutrini. Quando una particella interagisce con i rilevatori di Opera, crea una serie di reazioni che si traducono in un segnale elettrico, captato dei computer e tradotto sugli schermi in strisce colorate riconoscibili dagli scienziati. L´osservazione di un neutrino tau è una tappa importante, ma non la fine del percorso. Se ne rende conto Antonio Ereditato dell´Infn, responsabile di Opera: «Ora dobbiamo trovare un modello che spieghi come fa il neutrino a essere così piccolo senza dissolversi. La risposta avrà implicazioni profonde per la comprensione dell´universo. Ci aiuterà a spiegare come era, come si è evoluto e come eventualmente morirà. Tutti questi misteri sono legati fra loro». Margherita Hack, astrofisica, conferma che dal minuscolo tau arriveranno informazioni enormi: «Per quanto piccola, la massa del neutrino è pur sempre una massa. Potrebbe in parte spiegare la natura della materia oscura che costituisce il 25% dell´universo». La materia oscura esiste perché esercita la sua forza di gravità sugli astri. Ma è invisibile, e nessuno è riuscito a capire quali particelle la compongano. I neutrini sono uno dei possibili candidati. E la ricerca su questi mattoni abbondantissimi (solo i fotoni sono più numerosi nell´universo) ma estremamente piccoli ha già fatto guadagnare un Nobel al fisico americano Ray Davis, che per primo ha calcolato quanti neutrini muonici vengono prodotti dalla fusione nucleare all´interno del Sole, per poi osservare che sulla Terra ne arriva un numero decisamente inferiore. E se Davis è stato premiato per aver posto una buona domanda, da oggi il “problema dei neutrini mancanti” ha anche una risposta. Le particelle muoniche sono scomparse perché probabilmente si sono trasformate in tau.