Un gruppo di fisici, tre del Dipartimento di Fisica e del Laboratorio di Fisica delle Particelle e Cosmologia dell'Università di Harvard, e il quarto dell'Università di Liverpool, ha trovato prove che suggeriscono che ulteriori misurazioni dei neutrini generati nell'atmosfera terrestre potrebbero essere utilizzate per rivelare come i tre vengono ordinati i tipi di masse dei neutrini.

Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Physical Review X , C. A. Argüelles, I. Martínez-Soler, M. Jin e P Fernández, descrivono come hanno condotto un'analisi delle sensibilità attese degli esperimenti attuali e del prossimo futuro sui neutrini atmosferici acqua/ghiaccio-Cherenkov in quanto potrebbero riguardare i tre tipi di oscillazioni dei neutrini.

Josh Spitz, fisico dell'Università del Michigan, ha pubblicato un articolo su News &Views su Nature delineando il lavoro svolto dal team su questo nuovo sforzo.

I neutrini sono particelle subatomiche e ne esistono tre varietà conosciute; neutrino elettronico, neutrino muonico e neutrino tau:si ritiene che il suo tipo venga stabilito al momento della creazione. I neutrini possono essere creati in vari modi, ad esempio durante una supernova o un altro importante evento astrale. È interessante notare che possono anche cambiare da un tipo all'altro, ad esempio quando attraversano un pianeta. Tali cambiamenti sono noti come miscelazione quantistica.

Gli scienziati hanno studiato i neutrini con la speranza che ciò possa aiutare a svelare alcuni dei grandi misteri che rimangono nella fisica, come la natura della gravità e della materia oscura. Come osserva il team impegnato in questo nuovo sforzo, lo sviluppo di metodi per misurare in modo più preciso i neutrini porterebbe a una migliore comprensione di come funziona la miscelazione. Uno degli obiettivi è determinare le masse dei tre tipi di neutrini.

I fisici studiano i neutrini in vari modi, ad esempio generandoli utilizzando acceleratori di particelle, osservandoli in natura e studiando i mezzi con cui vengono generati nell'atmosfera terrestre quando i raggi cosmici collidono con gli atomi atmosferici. È su questo terzo metodo che il gruppo di ricerca ha concentrato i propri sforzi.

Gli attuali sforzi per studiare tali neutrini implicano tipicamente la costruzione di camere d'acqua o di ghiaccio con fotorilevatori abbastanza sensibili da catturare i neutrini mentre entrano in collisione con gli atomi nel serbatoio. Studiando lo schema della luce emessa durante tali collisioni, i ricercatori possono determinare il tipo di neutrino coinvolto, il suo livello di energia e la distanza percorsa prima che si verificasse la collisione.

Analizzando un ampio campione di tali collisioni e i dati che hanno rivelato finora, il gruppo di ricerca ha scoperto che le informazioni stanno accumulando un ritmo che dovrebbe consentire di determinare le masse dei tre tipi di neutrini entro il 2030.

Ulteriori informazioni: C. A. Argüelles et al, Misurazione delle oscillazioni con un milione di neutrini atmosferici, Revisione fisica X (2023). DOI:10.1103/PhysRevX.13.041055

Josh Spitz, I segreti dei neutrini potrebbero essere rivelati dall'atmosfera terrestre, dalla Natura (2023). www.nature.com/articles/d41586-023-04085-0

Informazioni sul giornale: Natura , Revisione fisica X

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