Un team di scienziati guidato dall'Università di Kanazawa ha proposto un nuovo quadro matematico per comprendere le proprietà delle particelle fondamentali chiamate neutrini. Questo lavoro può aiutare i cosmologi a fare progressi sull'apparente paradosso dell'esistenza della materia nell'Universo.

Il Modello Standard della fisica delle particelle che delinea i costituenti di base della materia e le forze che agiscono tra di loro ha visto un notevole successo sperimentale, culminando nella scoperta dell'ultima particella prevista, il bosone di Higgs, nel 2012. Tuttavia, il Modello Standard non risolve alcuni dei problemi di vecchia data in cosmologia, come l'identità della "materia oscura" che sappiamo deve essere lì ma non possiamo vedere, e perché c'è così tanta materia nell'Universo rispetto all'antimateria. Molti scienziati ritengono che le particelle simili a fantasmi chiamate neutrini possano essere una parte importante della risposta.

neutrini, che difficilmente interagiscono con altra materia, sono creati da reazioni nucleari come quelle che alimentano il nostro sole, e trilioni di essi passano attraverso il tuo corpo ogni secondo. Gli esperimenti hanno dimostrato che, pur non essendo senza massa, i neutrini sono molto più leggeri delle altre particelle. Ciò ha portato i fisici a ipotizzare che i neutrini ottengano la loro massa da un processo diverso rispetto ad altre particelle, chiamato "meccanismo altalena".

Ora, un gruppo di ricerca guidato dall'Università di Kanazawa ha sviluppato una nuova teoria per spiegare le proprietà insolite dei neutrini.

"Abbiamo usato i meccanismi dell'altalena con operatori a cinque o sette dimensioni per descrivere l'interazione di un neutrino con due particelle di leptoni e due bosoni W portatori di forza, " spiega Mayumi Aoki.

I leptoni sono una classe di particelle elementari che include i neutrini, elettroni, e così via. La risoluzione di queste equazioni ha mostrato violazioni della previsione del Modello Standard secondo cui il numero di leptoni è sempre conservato.

"Per andare oltre il Modello Standard, dobbiamo spiegare perché a volte la conservazione dei leptoni viene violata, anche se in misura molto ridotta, " dice Aoki. "Un piccolo squilibrio di una parte su un trilione può spiegare il motivo per cui tutta la materia non è stata annientata dall'antimateria dopo il Big Bang".

"Il nostro lavoro spiega l'origine della massa del neutrino e fornisce anche previsioni direttamente verificabili dal Large Hadron Collider, " dice Aoki. Le leggerissime masse di neutrini potrebbero contenere la chiave per risolvere i grandi interrogativi che hanno sfidato l'umanità per millenni.