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PREMI NOBEL 2015/ Hanno visto “oscillare” il neutrino e sono stati premiati

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Il premio Nobel 2015 per la Fisica  Il premio Nobel 2015 per la Fisica
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Cosa centra in tutto questo la massa? Il punto è che il neutrino che noi osserviamo sperimentalmente non è il vero stato del neutrino. I veri stati dei neutrini sono tre tipi di neutrino aventi tre masse: massa1, massa2, massa3, diverse fra loro, anche se la loro differenza è piccolissima. Quelli che noi osserviamo, i neutrini con sapore, sono tre mescolamenti diversi dei tre stati di massa. Ma cosa vuol dire che gli stati di massa si mescolano? Facciamo un paragone con dei fasci di luce colorati. Se sovrapponiamo su un schermo bianco due fasci di luce, uno di colore rosso e l’altro di colore verde, di intensità praticamente uguale, sullo schermo osserviamo una figura gialla. Se ora aumentiamo un po’ l’intensità della luce rossa, osserveremo sullo schermo un giallo-arancione; se viceversa aumentiamo l’intensità del verde, vediamo un giallo tendente al verde. Nella nostra similitudine il rosso e il verde iniziali sono come gli stati di massa dei neutrini; il giallo-arancione e il giallo-verde che osserviamo sullo schermo sono, nella nostra similitudine, gli stati di sapore che vengono ottenuti appunto mescolando gli stati di massa, così come i vari tipi di gialli si ottengono mescolando con intensità diverse il verde e il rosso.

Ma come si arrivati a scoprire il fenomeno dell’oscillazione? La scoperta dell’oscillazione del neutrino è stata una lunga saga, iniziata intorno agli anni ’50 del secolo scorso e forse finita solo in questi ultimi anni. Tre esperimenti, in Usa (Homestake) e successivamente nel Laboratorio italiano del Gran Sasso (Gallex) e in Russia (Sage) hanno misurato il flusso dei neutrini con sapore elettronico provenienti dal Sole, ottenendo un’intensità decisamente inferiore rispetto alle previsioni del cosiddetto Modello Solare Standard, sviluppato in 30 anni di lavoro e testato su varie caratteristiche statiche e dinamiche della nostra Stella. Questi rivelatori non erano in grado di misurare anche gli altri due tipi di neutrini e quindi per molto tempo rimase l’incertezza sulla causa di questa discrepanza fra il Modello e il risultato sperimentale: o il Modello era sbagliato oppure parte del flusso di neutrini-elettronici emessi dal Sole era “oscillato” in neutrini di altro sapore (il fenomeno dell’oscillazione era già conosciuto, ma in forma ipotetica, grazie al fisico italiano: Bruno Pontecorvo).

Solo verso la fine degli anni ’90 del secolo scorso, l’esperimento SNO (Sudbury Neutrino Observatory), istallato a Sudbury in Canada, misurò sia il solo flusso dei neutrini elettronici sia il flusso totale dell’insieme dei tre neutrini: elettronico, muonico, tauonico, trovando per il flusso di neutrini-elettronici lo stesso deficit rispetto alle previsioni del Modello Solare, così come osservato dai precedenti esperimenti, e per il flusso totale dei tre tipi di neutrini un buon accordo con quanto calcolato sempre dal Modello Solare. L’interpretazione era semplice: il Modello Solare Standard era corretto e il flusso dei neutrini elettronici era deficitario perché parte dei neutrini elettronici prodotti dal Sole si trasforma in neutrini di altri sapori. In tal modo si era ottenuta la prova dell’esistenza dell’oscillazione del neutrino. Il coordinatore della collaborazione che aveva lavorato a SNO era Arthur MacDonald, al quale è stato conferito il premio Nobel 2015 proprio per questo risultato.



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