Trilioni di neutrini, o particelle fantasma, passano attraverso di noi ogni secondo. Mentre gli scienziati sanno questo fatto, non sanno quale ruolo giocano i neutrini nell'universo perché sono diabolicamente difficili da misurare.

Nuove misurazioni delle oscillazioni dei neutrini, osservato all'Osservatorio IceCube Neutrino al Polo Sud, hanno fatto luce su questioni in sospeso riguardanti le proprietà fondamentali dei neutrini. Queste nuove misurazioni dei neutrini mentre cambiano da un tipo all'altro mentre viaggiano sono state presentate all'American Physical Society Meeting di Washington. Potrebbero aiutare a colmare le lacune chiave nel Modello Standard, la teoria che descrive il comportamento delle particelle fondamentali a ogni scala energetica che gli scienziati sono stati in grado di misurare.

"Mentre il Modello Standard è una teoria accurata, lascia buchi spalancati, come la natura della materia oscura e come un universo pieno di materia, piuttosto che antimateria, nata dal Big Bang. Non sappiamo ancora come riempirli, " ha detto Tyce DeYoung, Professore associato di fisica e astronomia MSU. "Speriamo che misurando le proprietà dei neutrini, come le loro masse e come si trasformano o oscillano l'una nell'altra, potremmo ottenere alcuni indizi su queste domande aperte".

I neutrini sono particelle strane. A differenza di altre particelle elementari che compongono la materia ordinaria, come elettroni e quark, i neutrini non hanno carica elettrica. Sono anche almeno un milione di volte più leggere di qualsiasi altra particella nota alla scienza. Infatti, le loro masse sono così piccole che gli scienziati non sono ancora stati in grado di misurarle con precisione.

Con questo in testa, DeYoung paragona il suo lavoro a una battuta di pesca, uno in cui gli scienziati non sono del tutto sicuri dell'esca migliore da usare. "Pesca" attraverso il ghiaccio dell'Antartide, anche se, sta dando risultati promettenti e restringendo la ricerca.

"Come fisici, speravamo che il bosone di Higgs ci indicasse la fisica che sta oltre il Modello Standard; Sfortunatamente, le nostre misurazioni dell'Higgs non hanno fornito molti indizi, " Ha detto DeYoung. "Quindi speriamo di poter trovare qualcosa studiando i neutrini. IceCube rileva i neutrini con una gamma più ampia di energie e distanze rispetto ad altri esperimenti, così gettiamo un'ampia rete."

I neutrini energetici prodotti dai raggi cosmici che colpiscono l'atmosfera terrestre possono essere rilevati al Polo Sud, usando il ghiaccio antartico come rivelatore di particelle come nessun altro sul pianeta.

I dati di IceCube suggeriscono che una specie di neutrino può comprendere quantità esattamente uguali di due "sapori" di neutrini.

"I neutrini hanno l'abitudine di cambiare, o oscillante, tra tre tipi, li chiamiamo 'sapori, '" ha detto Joshua Hignight, il ricercatore MSU che ha presentato i nuovi risultati all'incontro. "Così, se un neutrino è un mix esattamente uguale di due sapori, potrebbe essere una coincidenza sorprendente o potrebbe esserci una ragione più profonda per il fatto che provenga dalla fisica oltre il Modello Standard".

Queste misurazioni sono coerenti con i risultati di altri esperimenti che utilizzano neutrini con energie inferiori, ma se questa miscela di sapori sia esattamente bilanciata rimane in discussione. I fisici di IceCube continueranno a perfezionare la loro analisi e a raccogliere più dati. I dati futuri consentiranno di effettuare queste misurazioni in modo più preciso, De Young ha detto.

IceCube è il più grande rivelatore di neutrini al mondo, utilizzando un miliardo di tonnellate della calotta antartica sotto la stazione del Polo Sud Amundsen-Scott degli Stati Uniti per osservare i neutrini. È gestito da una collaborazione di 300 fisici provenienti da 48 università e laboratori nazionali in 12 paesi. La costruzione è stata resa possibile grazie al sostegno della National Science Foundation e di altre agenzie di finanziamento internazionali.