Neutrino: la vera particella di Dio fantasma

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Neutrino: la vera particella di Dio fantasma

Scienza e Fisica Quantistica

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Perché possiamo definire il neutrino la vera “particella di Dio”? Quali questioni fondamentali di
fisica potrebbero essere risolte con lo studio delle caratteristiche non ancora note di questa particella?

Luigi Maxmilian Caligiuri – 14/08/2019

Mentre scrivo questarticolo, qualche trilione di neutrini, prodotti dal Sole, generati dalla
radioattività terrestre, dai reattori nucleari e dagli elementi radioattivi presenti nel corpo
umano, mi attraversa ogni secondo senza che io praticamente me ne accorga. Il neutrino è, infatti,
la sola particella elementare, sinora conosciuta, in grado di attraversare la materia senza
praticamente disturbarla. A puro titolo di esempio basti pensare che un neutrino sarebbe in grado
di attraversare molti miliardi di volte una vasca riempita dacqua lunga quanto la distanza che
separa la Terra dalla Luna prima di interagire con una singola molecola dacqua e che ogni
centimetro quadrato della nostra pelle è colpito ogni secondo da circa 65 miliardi di neutrini senza alcuna conseguenza.

Il neutrino è la vera particella di Dio

La ragione di siffatto straordinario comportamento è legata alle peculiari caratteristiche di questa
enigmatica particella che, oseremo dire, potrebbe essa sì, a ben ragione, essere soprannominata la
particella di Dio, data anche limportanza che essa riveste in numerosi processi fisici fondamentali.

Il grande filosofo greco Eraclito era solito affermare che la natura delle cose ama nascondersi e
il compito e la missione della scienza, e della fisica in particolare, è di scoprire tale natura.
Nel caso del neutrino, allora, la strada giusta per conquistarne i segreti passa attraverso
lelaborazione di un modello teorico coerente e non contraddittorio in grado di spiegarne le
caratteristiche note e prevederne quelle ancora ignote da un lato e di progettare e realizzare esperimenti in grado di rilevare tali caratteristiche dallaltro.

Sappiamo che i neutrini intervengono in numerosi fenomeni fisici fondamentali, dal funzionamento
delle stelle alle reazioni nucleari, e probabilmente in molti altri non ancora ben compresi. Fin
dalla sua scoperta fu subito chiaro che lo studio delle sue proprietà si sarebbe rivelato
particolarmente ostico anche perché, a causa delle sue caratteristiche, la rilevazione delle sue
eventuali interazioni avrebbe in generale richiesto la messa a punto di apparati sperimentali
complessi e costosi, oltre che di difficile ubicazione (è necessario, infatti, che i rivelatori
usati in tali esperimenti non siano influenzati dal rumore dovuto alla presenza di altre
particelle in grado di determinare dei falsi positivi), essendo la massa dei neutrini
particolarmente esigua (e non risentendo, pertanto, dellattrazione gravitazionale) ed essendo essi
privi di interazioni di tipo elettrico (avendo carica elettrica nulla) e magnetico.

Intorno al 1940 cominciò a farsi strada lidea, avanzata dal fisico Hans Bethe, che una delle
sorgenti più intense dei neutrini, rispetto alla Terra, sarebbe stata da ricercare nelle reazioni
nucleari che avvengono allinterno del nostro Sole e qualche anno dopo, un gruppo di ricercatori
giapponesi guidati da Shoichi Sakata, dimostrò che ciò che veniva chiamato neutrino, in realtà, dal punto di vista sperimentale, poteva consistere in un insieme di componenti.

Negli anni successivi, una serie di lavori di carattere sia teorico che sperimentale, indicanti
chiaramente la natura nucleare dei neutrini, modificarono sostanzialmente il quadro allora noto
della fisica delle particelle elementari. Circa nello stesso periodo Bruno Pontecorvo ipotizzò che i
neutrini emessi dal Sole potessero oscillare, durante il loro cammino verso la Terra,
trasformandosi e modificando le proprie caratteristiche, possibilità che, come vedremo, si rivelò
fondamentale in relazione a unaltra caratteristica peculiare di tale misteriosa particella e per
spiegare le anomalie riscontrate nella produzione dei neutrini solari la cui analisi, sin dal 1968,
aveva evidenziato un comportamento apparentemente inspiegabile. I calcoli avevano infatti
evidenziato che il numero di neutrini rilevati risultata significativamente inferiore rispetto a quelli previsti in base ai modelli teorici disponibili.

A partire dal 1962, lo studio delle caratteristiche di alcune particolari interazioni tra particelle
richiese lintroduzione di due ulteriori tipi di neutrini, oltre a quello relativo alle particelle
beta (ovvero il neutrino elettronico), rispettivamente associato ad altre due particelle elementari, il tauone e il muone.

Questa necessità evidenzia unaltra caratteristica unica del neutrino, ovvero la sua possibilità di
manifestarsi in tre forme (denominate sapori) differenti, ognuna accompagnata dalla rispettiva antiparticella (antineutrino).

Neutrini: aveva ragione Dirac o Majorana?

Ancora più interessante, come vedremo meglio nel seguito anche in relazione a ciò che riguarda il
mistero dellasimmetria tra materia e antimateria, risulta la questione riguardo la vera natura dei
neutrini, vale a dire se essi rispecchino la descrizione formulata da Paul Dirac o quella,
alternativa ed estremamente più affascinante, proposta dal grande Ettore Majorana. Anche i tentativi
di inquadrare i neutrini nellambito della descrizione più completa delle particelle elementari oggi
comunemente accettata, vale a dire il cosiddetto modello standard, conducono a insuperabili
contraddizioni poiché questo prevede, per i neutrini, una massa a riposo nulla e dunque una velocità pari a quella della luce nel vuoto.

Tuttavia, già verso la fine del secolo scorso, i dati provenienti dagli apparati atti a misurare le
interazioni dei neutrini solari e di quelli generati dalla radiazione cosmica sullatmosfera
terrestre, risultavano incompatibili con le previsioni del modello standard, suggerendo un valore
diverso da zero per la loro massa, laddove invece, paradossalmente, le misurazioni eseguite
considerando i neutrini prodotti artificialmente sulla Terra e misurati nelle vicinanze delle loro
sorgenti, sembravano rispettare tali previsioni (fornendo quindi un valore pari a zero per la loro massa a riposo).

Come discuteremo nel seguito, la risoluzione, almeno parziale, di questo puzzle non è stata per
nulla semplice da trovare e, possiamo anche dire, non sembra ancora neanche del tutto definitiva.

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Scienza e Conoscenza n. 69 – Luglio/Settembre 2019 – Rivista >> http://bit.ly/2LzQgg5 Nuove scienze, Medicina Integrata
www.macrolibrarsi.it/libri/__scienza-e-conoscenza-n-69-luglio-settembre-2019.php?pn=1567

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