La metamorfosi dei Neutrini

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.

Roberto Petronzio, presidente Istituto Nazionale Fisica Nucleare (INFN) ha affermato: “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”.

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”.