Neutrino pasquale, l’esperimento internazionale OPERA ai Laboratori Infn

È il neutrino pasquale. L’esperimento internazionale OPERA installato nel cuore del Re degli Appennini, nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Infn, secondo gli scienziati Infn, ha osservato per la terza volta un neutrino che ha cambiato “sapore”.

Partito dal Cern di Ginevra come neutrino dal sapore “muonico”, attraversando i 732 Km di roccia viva tra Ginevra e l’Italia (senza tunnel fisico!) la più inafferrabile delle particelle elementari è arrivata sotto la montagna del Gran Sasso come neutrino “tau”, fotografato dall’esperimento Infn. Un evento rarissimo che si è verificato solo altre due volte, nel 2010 e nel 2012.

L’esperimento Opera, frutto di una collaborazione mondiale di 140 fisici provenienti da 28 Istituti di 11 Paesi, è stato concepito, costruito ed installato nel Laboratorio Infn fondato nel 1979 dal professor Antonino Zichichi, proprio per trovare quest’evento rarissimo in condizioni di reale silenzio cosmico.

L’osservazione del neutrino tau consente di spiegare un’anomalia che da oltre 40 anni interroga gli scienziati della Terra: il fatto che dal Sole e dalle altre stelle sembrano arrivare molti meno neutrini di quanti ne siano previsti. Questi neutrini “desaparesidos” sarebbero in realtà quelli che hanno oscillato trasformandosi in un sapore diverso.

A questo scopo nel 2001 è stato concepito l’esperimento Opera: sfruttando l’orientamento verso il Cern di Ginevra delle sale sperimentali sotterranee dei Laboratori del Gran Sasso, è stato realizzato sempre al Cern un fascio di neutrini che, attraverso uno speciale “cannone”, li produce e li spara pacificamente in direzione del Gran Sasso. Dopo aver percorso circa 732 chilometri attraverso la roccia terrestre senza intoppi grazie alla loro bassissima probabilità d’interazione con la materia normale, i neutrini arrivavano al gigantesco rivelatore Opera di oltre 4mila tonnellate (pari a sette Airbus A380, circa 2000 metri cubici di volume e nove milioni di pellicole fotografiche) dove vengono osservate alcune di queste particelle. Solo le pochissime che si riescono a catturare.

Il rivelatore principale di Opera è costituito da 150mila mattoncini. Ogni mattoncino pesa 8,3 kg ed è formato da 56 lastre di piombo “romano” ultrapuro alternate ad emulsioni fotografiche ultrasensibili. I neutrini si manifestano in natura sotto forma di tre tipi, chiamati “sapori”: elettronico, muonico e tau.

L’esperimento Opera cerca i neutrini tau, sapendo che in partenza dal Cern i neutrini sono tutti muonici. Trovare neutrini di un altro “sapore” comporta la prova dell’esistenza dell’oscillazione e quindi della piccolissima massa di queste particelle, durante i 732 chilometri di viaggio quasi alla velocità della luce.

I neutrini giungono al Gran Sasso dopo appena 2,4 millisecondi. La loro profondità massima raggiunta nella crosta terrestre è di 11,4 chilometri.

Dopo i primi neutrini arrivati al Gran Sasso nel 2006, l’esperimento Opera ha preso dati per cinque anni consecutivi, dal 2008 al 2012. Nel 2010 si è osservato il primo tau e nel 2012 il secondo. Ora il terzo.

L’arrivo del neutrino tau pasquale, per il responsabile internazionale dell’esperimento, Giovanni De Lellis dell’Università Federico II e dell’Infn di Napoli “è un’importante conferma delle due precedenti osservazioni.

Questo evento ha caratteristiche che lo rendono inconfondibile con altri processi.

L’osservazione di tre neutrini tau, anche dal punto di vista statistico, mostra l’evidenza delle oscillazioni di neutrino nel canale muone in tau. L’analisi dei dati proseguirà ancora per due anni alla ricerca di altri neutrini tau che possano definitivamente provare questo fenomeno rarissimo”.

Fino al 2012 al Cern di Ginevra, un fascio di neutrini muonici puntato verso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso veniva prodotto facendo scontrare dei protoni accelerati contro un bersaglio di grafite.

La scoperta del terzo neutrino “mutante” è l’ennesima prova della validità del Modello Standard dell’Universo.