L'esperimento OPERA, situato presso il Laboratorio del Gran Sasso dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), è stato progettato per dimostrare in modo conclusivo che i neutrini muonici possono convertirsi in neutrini tau, attraverso un processo chiamato oscillazione del neutrino, la cui scoperta è stata insignita del Premio Nobel per la Fisica 2015. In un articolo pubblicato oggi sulla rivista Lettere di revisione fisica , la collaborazione OPERA riporta l'osservazione di un totale di dieci eventi candidati per una conversione da muone a tau-neutrino, in quali sono i risultati finali dell'esperimento. Ciò dimostra inequivocabilmente che i neutrini muonici oscillano in neutrini tau sulla loro strada dal CERN, dove venivano prodotti i neutrini muonici, al Laboratorio del Gran Sasso a 730 km, dove OPERA ha rilevato i dieci candidati al neutrino tau.

Oggi la collaborazione OPERA ha reso pubblici i propri dati anche attraverso il CERN Open Data Portal. Rilasciando i dati nel pubblico dominio, i ricercatori esterni alla collaborazione OPERA hanno l'opportunità di condurre nuove ricerche con loro. I set di dati forniti sono dotati di informazioni di contesto avanzate per aiutare a interpretare i dati, anche per uso didattico. Un visualizzatore consente agli utenti di vedere i diversi eventi e scaricarli. Questo è il primo rilascio di dati non LHC attraverso il portale CERN Open Data, un servizio lanciato nel 2014.

In natura esistono tre tipi di neutrini:elettrone, neutrini muonici e tau. Si distinguono per la proprietà che, quando si interagisce con la materia, si convertono tipicamente nel leptone caricato elettricamente che porta il loro nome:elettrone, leptoni muone e tau. Sono questi leptoni che vengono visti dai rivelatori, come il rilevatore OPERA, unico nella sua capacità di osservare tutti e tre. Esperimenti condotti intorno al volgere del millennio hanno mostrato che i neutrini muonici, dopo aver percorso lunghe distanze, creare meno muoni del previsto, quando si interagisce con un rilevatore. Ciò suggeriva che i neutrini muonici stessero oscillando in altri tipi di neutrini. Poiché non vi è stato alcun cambiamento nel numero di elettroni rilevati, i fisici hanno suggerito che i neutrini muonici oscillassero principalmente in neutrini tau. Ciò è stato ora inequivocabilmente confermato da OPERA, attraverso l'osservazione diretta dei neutrini tau che appaiono a centinaia di chilometri di distanza dalla sorgente del neutrino muonico. La chiarificazione dei modelli di oscillazione dei neutrini fa luce su alcune delle proprietà di queste misteriose particelle, come la loro massa.

La collaborazione OPERA ha osservato il primo evento tau-leptone (evidenza di oscillazione muone-neutrino) nel 2010, seguito da altri quattro eventi segnalati tra il 2012 e il 2015, quando è stata valutata per la prima volta la scoperta dell'aspetto del neutrino tau. Grazie a una nuova strategia di analisi applicata all'intero campione di dati raccolto tra il 2008 e il 2012 - il periodo di produzione dei neutrini - sono stati ora identificati 10 eventi candidati, con un livello di significatività estremamente elevato.

"Abbiamo analizzato tutto con una strategia completamente nuova, tenendo conto delle caratteristiche peculiari degli eventi, " ha dichiarato Giovanni De Lellis Portavoce per la collaborazione OPERA. "Segnaliamo anche la prima osservazione diretta del numero del leptone del neutrino tau, il parametro che discrimina i neutrini dalla loro controparte di antimateria, antineutrini. È estremamente gratificante vedere oggi che i risultati della nostra eredità superano ampiamente il livello di fiducia che avevamo previsto nella proposta dell'esperimento".

Al di là del contributo dell'esperimento a una migliore comprensione del modo in cui si comportano i neutrini, anche lo sviluppo di nuove tecnologie fa parte del patrimonio di OPERA. La collaborazione è stata la prima a sviluppare completamente automatizzato, tecnologie di lettura ad alta velocità con precisione submicrometrica, che ha aperto la strada all'uso su larga scala dei cosiddetti film di emulsione nucleare per registrare tracce di particelle. La tecnologia delle emulsioni nucleari trova applicazioni in un'ampia gamma di altre aree scientifiche, dalla ricerca della materia oscura alle indagini sui vulcani e sui ghiacciai. Viene anche applicato per ottimizzare la terapia adronica per il trattamento del cancro ed è stato recentemente utilizzato per mappare l'interno della Grande Piramide, uno dei monumenti più antichi e più grandi della Terra, costruito durante la dinastia del faraone Khufu, noto anche come Cheope.