Primi risultati dall’esperimento CUORE

Questa settimana un team di fisici internazionali compresi ricercatori del MIT rende noti i primi risultati di un esperimento sotterraneo messo a punto per rispondere a une delle domande più importanti della fisica:

perché il nostro universo è fatto prevalentemente di materia?

Secondo la teoria del Big Bang si sarebbero dovute produrre pari quantità di materia e antimateria.

Quest’ultima consistente di “antiparticelle” che sono essenzialmente immagini speculari della materia, solo che portano cariche opposte a quelle dei protoni, elettroni, neutroni ed altre particelle… (come controparti)

Tuttavia viviamo in un universo decisamente materiale fatto prevalentemente di galassie, stelle, pianeti e di tutto ciò che vediamo intorno a noi, e davvero poca antimateria.

I fisici suppongono che qualche processo deve aver fatto pendere la bilancia in favore della “materia” durante i primi istanti seguiti al Big Bang. Un tale processo teorico coinvolge il neutrino, il quale nonostante non abbia massa ed interagisca molto poco con l’altra materia, si pensa che permei l’universo con miliardi di miliardi di particelle “spettrali” che scorrono senza danno attraverso i nostri corpi ogni secondo. C’è una possibilità che il neutrino possa essere l’antiparticella di se stesso, cioè che possa avere la capacità di passare dalla versione “materiale” a quella “antimateriale” di se stesso.

Se questo è il caso i fisici credono che questo potrebbe spiegare lo sbilanciamento dell’universo visto che i neutrini più pesanti prodotti immediatamente dopo il Big Bang. sarebbero decaduti asimmetricamente, producendo più versioni “materiali” che “antimateriali” di se stessi.

Un modo per confermare che il neutrino è l’antiparticella di se stesso è quello di svelare un processo estremamente raro conosciuto come (doppio decadimento beta senza neutrini) nel quale un isotopo stabile per es. di Tellurio o Xenon emette delle particelle (certe particelle) compresi elettroni ed antineutrini in forza di un decadimento naturale.

Se veramente il neutrino è l’antiparticella di se stesso allora secondo le regole della fisica gli antineutrini dovrebbero annichilirsi, e questo processo di decadimento dovrebbe essere “aneutrinico”.

Ogni e qualunque misurazione del processo dovrebbe solo riuscire a rilevare gli elettroni in uscita dall’isotopo.

L’esperimento conosciuto col nome CUORE, per l’osservatorio criogenico sotterraneo per rari eventi è progettato per rilevare un doppio decadimento beta senza neutrini di 988 cristalli di TeO2. In un articolo pubblicato questa settimana sulla Physical Review Letters, i ricercatori, inclusi i fisici del MIT, rendono noti i primi due mesi di dati raccolti da CUORE.

Mentre non sono ancora riusciti a scoprire il vero processo, sono stati in grado di stabilire i limiti temporali finora meglio definiti dal tempo necessario al verificarsi di tale processo. Sulla base dei loro risultati, essi stimano che un singolo atomo di tellurio subirebbe un doppio decadimento beta senza neutrini  al massimo una volta ogni settilione (1 seguito da 25 zeri)  di anni.

Prendendo in considerazione l’enorme numero di atomi presenti all’interno dei 988 cristalli dell’esperimento, i ricercatori, prevedono che entro i prossimi cinque anni dovrebbero essere in grado di rilevare almeno cinque atomi che subiscono tale processo, ammesso che esista.

“È un processo molto raro, se osservato, sarebbe uno dei più lenti che siano mai stati misurati”.

Afferma Lindley Winslow, appartenente al gruppo di lavoro CUORE, e uno dei membri del laboratorio per le scienze nucleari e Jerrold R. Zacharias assistente allo sviluppo carriere professore di fisica del MIT che ha guidato lo studio.

“La cosa più eccitante in questo caso è che siamo stati in grado di far agire insieme 988 cristalli, e adesso siamo ben indirizzati a provare di vedere qualcosa”

La collaborazione CUORE coinvolge circa 150 scienziati provenienti in massima parte dall’Italia e dagli USA compresi Winslow ed una piccola squadra di post-dottorati e studenti neolaureati del MIT.

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Author: Chimicamo

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