Sarebbe leggero a tal punto da non poter essere ancora rilevato. Si tratta del neutrino, la più leggera e e sfuggente delle particelle dell’Universo. Peserebbe, infatti, meno di 0,45 elettronvolt (eV), vale a dire quindi meno di un milionesimo della massa di un elettrone, la successiva particella fondamentale più leggera che conosciamo. A fissare questo nuovo limite superiore della massa del neutrino è stato un team di fisici nell’esperimento Katrin (Karlsruhe Tritium Neutrino), i cui risultati, pubblicati in un nuovo studio su Science, confermano i vincoli su una delle particelle fondamentali più elusive dell’Universo, spingendo i confini della fisica oltre il Modello Standard.
La massa del neutrino
I neutrini, ricordiamo brevemente, sono le particelle più abbondanti nell’Universo e sono considerate come particelle elementari elettricamente neutre, interagendo a malapena con altra materia. Basta pensare che, ogni secondo, trilioni di neutrini provenienti dal Sole penetrano ognuno di noi senza essere notati. Sappiamo, inoltre, che, in base a come vengono prodotti, esistono tre diversi tipi (o sapori) di neutrini: elettronici, muonici e tau. Questi possono oscillare, il che significa che un singolo neutrino può trasformarsi in ciascuno di questi tipi (oscillazioni dei neutrini), il che dimostra che hanno massa, contrariamente a quanto previsto dall’ipotesi originale del Modello Standard, secondo cui invece i neutrini ne sarebbero privi. Tuttavia, ancora oggi la loro massa esatta rimane uno dei grandi misteri della fisica delle particelle. Questo perché le sole oscillazioni dei neutrini non possono rivelare le masse dei tre tipi di neutrino, ma sono comunque sufficienti a porre un limite alla somma delle tre masse.
Il decadimento del trizio
Per stabilire che il neutrino è più leggero, i ricercatori del nuovo studio si sono focalizzati sul trizio, un isotopo dell’idrogeno costituito da un protone e due neutroni, e i suoi decadimenti beta. Durante questo decadimento, un neutrone si trasforma in un protone, emettendo sia un elettrone che un antineutrino elettronico, ossia l’antiparticella del neutrino. Analizzando la distribuzione dell’energia di decadimento tra l’elettrone emesso e l’antineutrino elettronico, spiegano i ricercatori, è possibile dedurre la massa del neutrino. In 259 giorni tra il 2019 e il 2021, gli autori del nuovo studio hanno misurato l’energia di circa 36 milioni di elettroni, un set di dati 6 volte più ampio rispetto alle precedenti serie di misure.
Il neutrino più leggero
L’esperimento Katrin è riuscito così ad ottenere dati ancora più precisi, abbassando ulteriormente il limite precedente che era di 0,8 eV, un’unità di energia comunemente usata per quantificare le masse subatomiche. Le analisi, infatti, hanno stabilito la soglia superiore per la massa effettiva del neutrino elettronico, fissandola a < 0,45 eV, con un livello di confidenza del 90%. “La campagna di misura della massa del neutrino dell’esperimento Katrin terminerà nel 2025, dopo aver raggiunto i 1000 giorni di acquisizione dati”, ha scritto Loredana Gastaldo, fisica al Kirchhoff Institute for Physics presso la Heidelberg University, in un commento a corredo dell’articolo. La soglia di Katrin, quindi, dovrebbe diventare ancora più restrittiva, dato che i ricercatori stanno ancora raccogliendo dati e potrebbero ottenere tra qualche anno un risultato ancora più sensibile del 50%. “L’analisi dell’intero set di dati ottenuto da questo grande progetto consentirà di stimare la massa effettiva del neutrino elettronico prossima al valore previsto di 0,3 eV”, conclude l’esperta.
Fonte : Wired
