Vista dell'esperimento CMS. Credito:CERN
La collaborazione CMS al Large Hadron Collider (LHC) ha condotto un nuovo test su un modello che è stato sviluppato per spiegare la minuscola massa dei neutrini, particelle elettricamente neutre che cambiano tipo mentre viaggiano nello spazio.
Nel modello standard della fisica delle particelle, le particelle che non possono essere scomposte in costituenti più piccoli, come quark ed elettroni, acquistano massa attraverso le loro interazioni con un campo fondamentale associato al bosone di Higgs. I neutrini sono l'eccezione qui, tuttavia, poiché questo meccanismo di Higgs non può spiegare la loro massa. I fisici stanno quindi studiando spiegazioni alternative per la massa di neutrini.
Una spiegazione teorica popolare è un meccanismo che accoppia un noto neutrino leggero con un ipotetico neutrino pesante. In questo modello, il neutrino più pesante interpreta la parte di un bambino più grande su un'altalena, sollevando il neutrino più leggero per dargli una piccola massa. Ma, affinché questo modello altalenante funzioni, i neutrini dovrebbero essere particelle di Majorana, cioè le loro stesse particelle di antimateria.
Nel suo recente studio, il team del CMS ha testato il modello altalenante ricercando i neutrini di Majorana prodotti attraverso un processo specifico, chiamato fusione vettore-bosone, nei dati delle collisioni ad alta energia all'LHC raccolti dal rivelatore CMS tra il 2016 e il 2018. Se hanno avuto luogo, questi eventi di collisione si sarebbero tradotti in due muoni (versioni più pesanti dell'elettrone) che avevano la stessa carica elettrica, due "getti" di particelle che avevano una grande massa totale ed erano distanti l'uno dall'altro e nessun neutrino.
Dopo aver identificato e sottratto uno sfondo di eventi di collisione che sembrano quasi gli stessi degli eventi ricercati, i ricercatori del CMS non hanno trovato segni di neutrini di Majorana nei dati. Tuttavia, sono stati in grado di stabilire nuovi limiti su un parametro del modello altalenante che descrive la miscelazione quantistica tra un noto neutrino leggero e un ipotetico neutrino pesante.
I risultati includono limiti che superano quelli ottenuti nelle precedenti ricerche LHC per un neutrino di Majorana pesante con una massa maggiore di 650 miliardi di elettronvolt (GeV), e i primi limiti diretti per un neutrino di Majorana pesante che ha una massa maggiore di 2 trilioni di elettronvolt (TeV ) e fino a 25 TeV.
Con l'LHC che tornerà in modalità collisione questa estate, dopo un riavvio riuscito il 22 aprile, il team CMS non vede l'ora di raccogliere più dati e provare di nuovo l'altalena. + Esplora ulteriormente
