I neutrini e l’abbondanza di materia nell’universo

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Un gruppo di scienziati della Kanazawa University ha proposto un nuovo modello matematico per comprendere le proprietà dei neutrini. Questo lavoro potrebbe essere di aiuto ai cosmologi, per comprendere l’apparente paradosso dell’esistenza della materia nell’universo.

Il Modello Standard della fisica delle particelle, che delinea i costituenti fondamentali della materia e le forze che interagiscono fra di loro, è stato sperimentalmente provato con rilevante successo, fino ad arrivare alla scoperta, nel 2012, dell’ultima particella prevista, il bosone di Higgs.

Il Modello Standard, però, non è ancora in grado di risolvere alcune delle annose criticità della cosmologia, tra le quali l’identità della materia oscura, di cui conosciamo l’esistenza, ma che non siamo in grado di vedere, e il perché nell’universo vi è una maggiore quantità di materia, in rapporto alla quantità di antimateria. Molti scienziati sono convinti che una buona parte della risposta a queste domande sia da ricercare proprio nei neutrini.

I neutrini, che difficilmente interagiscono con altra materia, vengono creati da reazioni nucleari, come quelle che alimentano il nostro Sole, e, ogni secondo, miliardi di questi neutrini attraversano il nostro corpo. Gli esperimenti hanno dimostrato che, sebbene non privi di massa, i neutrini sono molto più leggeri di altre particelle.

Ciò ha portato i fisici a ipotizzare che i neutrini acquisiscano la loro massa da un processo che si differenzia da quelli delle altre particelle; questo processo è chiamato Seesaw Mechanism.

Questo meccanismo è stato utilizzato con operatori a cinque, o sette, dimensioni, per descrivere l’interazione di un neutrino con due particelle leptoniche e con due bosoni W.

I leptoni sono una classe di particelle elementari che comprendono, tra le altre, anche neutrini ed elettroni. La soluzione di queste equazioni ha dimostrato delle violazioni sulla conservazione del numero dei leptoni, prevista dal Modello Standard.

Per superare il Modello Standard, è necessario spiegare perché, a volte, la conservazione leptonica è violata, anche se in misura molto ridotta. Un piccolo squilibrio di una parte su un miliardo potrebbe spiegare perché, dopo il Big Bang, tutta la materia non è stata annichilata dall’antimateria.

Lo studio condotto alla Kanazawa University fornisce una spiegazione dell’origine della massa del neutrino, oltre che delle previsioni che possono essere direttamente testate dal Large Hadron Collider. La chiave per dare una risposta alle grandi domande, che l’umanità si è posta per secoli, potrebbe essere contenuta nella piccolissima massa dei neutrini.

Fonte: phys.org

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