I fisici hanno creato e scoperto per la prima volta “particelle fantasma” ad alta energia all’interno del pianeta più grande del mondo
Cosa sono i neutrini?
Il nome neutrino è in consonanza con la parola“neutrale” per un motivo. Hanno carica elettrica nulla e massa quasi nulla. Ciò significa che non interagiscono quasi mai con altri tipi di materia. I neutrini sono chiamati particelle fantasma per un motivo: “volano” attraverso la materia ordinaria a una velocità vicina a quella della luce senza cambiare. Ogni secondo circa 100 miliardi di neutrini attraversano ogni centimetro quadrato del corpo umano.
Da dove vengono i neutrini?
I neutrini sono vagabondi dello spazio.Alcuni vengono creati da reazioni nucleari nel Sole, quando gli atomi si fondono nelle profondità della stella. Rilasciano neutrini, che volano via dalla stella in pochi secondi. Alcune particelle fantasma provengono dalla fissione nucleare qui sulla Terra, come nei reattori nucleari. Secondo il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, anche il potassio in decomposizione all’interno di una banana può emettere neutrini.
I neutrini furono scoperti per la prima volta all'uscita di un reattore nucleare nel 1956. Dopo i fotoni, sono considerate le particelle subatomiche più abbondanti nell'Universo.
Due neutrini. Foto scattata il 4 luglio 1959, NARA & Archivio di pubblico dominio DVIDS — OttieniArchivio
Ma nonostante la loro ubiquità,l'interazione minima di particelle prive di carica e quasi prive di massa con altra materia le rende incredibilmente difficili da rilevare. Per catturarli, scienziati e ingegneri stanno costruendo rivelatori di neutrini in tutto il mondo. Il più famoso di questi è l'Osservatorio dei neutrini IceCube, che si trova al Polo Sud.
La manifestazione unica dei neutrini è stata spiegata dopo quasi 10 anni: perché è così importante
Lui e altri famosi esperimenti di rilevamento dei neutrini come il rivelatore giapponese Super-Kamiokande, MiniBooNE Fermilab, hanno rilevato neutrini generati dalla luce solare.
I neutrini più "importanti".
Soprattutto, gli scienziati sono incuriositi dai neutrini in alta quotaenergie. Nascono quando le stelle si fondono, nascono le supernove e quando le particelle dello spazio profondo si schiantano nell'atmosfera terrestre. Questi fantasmi ad alta energia sono rimasti fino ad ora un mistero per gli scienziati.
Ora i fisici hanno scoperto l'uso dei neutriniRivelatore FASER presso il Large Hadron Collider (LHC), il più grande acceleratore di particelle del mondo, situato presso l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN) vicino a Ginevra, in Svizzera. Gli scienziati hanno presentato i risultati della ricerca al 57° Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories. conferenza a La Thuila, Italia. “Abbiamo scoperto i neutrini da una fonte completamente nuova – i collisori di particelle – dove due fasci di particelle si scontrano tra loro a energie estremamente elevate”, ha affermato Jonathan Feng, fisico dell’Università della California, Irvine e co-presidente della Collaborazione FASER.
Esperimento FASER
Esperimento di ricerca in avanti (FASER) - rilevatoreparticelle, progettati e costruiti da un team internazionale di fisici del CERN Mentre i rilevatori di particelle del CERN sono famosi per essere alti diversi piani e pesare migliaia di tonnellate, FASER è un'eccezione.
FASER pesa circa una tonnellata e sta in un piccoloIl tunnel laterale del CERN. È interessante notare che è stato sviluppato in pochi anni e utilizza pezzi di ricambio di altri esperimenti condotti presso la struttura.
FASER
Domenica, gli scienziati del team FASER hanno annunciato in una conferenza in Italia di aver rilevato con successo i neutrini dopo che due fasci di particelle ad altissima energia si sono scontrati all'interno dell'LHC.
Oltre ai neutrini, il progetto FASER punta anche a questomateria oscura. La materia oscura, che si ritiene sia presente nella maggior parte della materia dell'Universo, non è mai stata rilevata prima. Come con i neutrini, FASER potrebbe anche essere il primo esperimento per aiutare a rilevare la materia oscura al CERN inizierà un nuovo ciclo di collisioni di particelle tra pochi mesi.
Come hanno fatto i fisici?
Per catturare i "fantasmi subatomici", i fisicicostruì una trappola per il rilevamento delle particelle: dense piastre metalliche di piombo e tungsteno, inserite in diversi strati di un'emulsione per il rilevamento della luce. Quando potenti fasci di protoni si scontrarono all'interno dell'LHC, produssero un flusso di particelle laterali, una piccola percentuale delle quali erano neutrini. Si sono schiantati contro i nuclei atomici in piastre metalliche dense e si sono disintegrati in altre particelle. Gli strati di emulsione funzionavano allo stesso modo delle pellicole fotografiche vecchio stile: reagendo con i sottoprodotti dei neutrini, imprimevano i contorni tracciabili delle particelle mentre i neutrini le attraversavano.
Lavorando con questa emulsione filmogenae analizzando le tracce delle particelle, i fisici scoprirono che alcuni dei segni erano il risultato di getti di particelle creati dai neutrini mentre passavano attraverso le piastre. Gli scienziati hanno persino determinato quale dei tre “sapori” delle particelle di neutrino – tau, muone o elettrone – hanno trovato.
Sei neutrini scoperti nel corsoesperimento, è stato identificato per la prima volta nel 2021. I fisici hanno impiegato due anni per raccogliere dati sufficienti per confermare che si trattasse di loro. Ora gli scienziati sperano di trovare molti più neutrini e progettano di usarli per studiare gli ambienti in tutto l’Universo dove si formano particelle fantasma ad alta energia.
Perché è così importante?
“Questi neutrini ad altissima energia nell’LHC sono importantiper comprendere osservazioni davvero entusiasmanti nell’astrofisica delle particelle”, Jamie Boyd, fisico del CERN e copresidente di FASER. Con nuove scoperte, i fisici sperano di spiegare come le stelle bruciano ed esplodono; come le interazioni dei neutrini ad alta energia portano alla formazione di altre particelle nello spazio.
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