La particella fantasma, il neutrino, e la difficoltà a calcolarne la massa

Determinato il limite superiore per la massa di un tipo di neutrino.

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I neutrini sono ovunque sono quasi impercettibili e passano attraverso la materia quasi senza interagire con essa. Ne sappiamo poco, nemmeno quanto siano pesanti. Ma sappiamo che i neutrini potenzialmente possono alterare la forma dell’universo.

Grazie a queste caratteristiche un team di scienziati ha provato a dare qualche risposta alle tante domande su queste misteriose particelle. A causa della fisica, i comportamenti delle particelle più piccole alterano i comportamenti di intere galassie e altre gigantesche strutture celesti. E se si vuole descrivere il comportamento dell’universo, si devono prendere in considerazione le proprietà dei suoi componenti più piccoli.


In un nuovo articolo, che sarà pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, i ricercatori hanno calcolato la massa del neutrino più leggero (ci sono tre tipi di neutrini con masse differenti) ricavandola da misurazioni precise della struttura su larga scala dell’universo. Hanno utilizzato i dati sui movimenti di circa 1,1 milioni di galassie forniti dal Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, informazioni cosmologiche e i risultati ottenuti da esperimenti sui neutrini su piccola scala sulla Terra e hanno fornito tutte queste informazioni a un supercomputer.

Abbiamo utilizzato più di mezzo milione di ore di tempo computer per elaborare i dati“, ha dichiarato in una nota il coautore dello studio Andrei Cuceu, uno dottorando in astrofisica presso l’University College di Londra. “Ciò equivale a quasi 60 anni su un singolo processore. Questo progetto ha spinto i limiti per l’analisi dei big data in cosmologia“.

Il risultato non offre un unico numero per la massa del tipo di neutrino più leggero, ma lo restringe in un determinato range: quella specie di neutrino ha una massa non superiore a 0,086 elettronvolt (eV), o circa sei milioni di volte inferiore a la massa di un singolo elettrone.

Quel numero imposta un limite superiore, ma non un limite inferiore, per la massa delle specie più leggere di neutrino. Secondo quanto scritto nel documento dagli autori è possibile che non abbia alcuna massa.

Quello che i fisici sanno è che almeno due delle tre specie di neutrino devono avere una certa massa e che esiste una relazione tra le loro masse (Questo documento stabilisce anche un limite superiore per la massa combinata di tutti e tre i gusti: 0,26 eV).

Le masse delle tre specie di neutrino, elettronico, tau e mu, non si allineano con i tre sapori del neutrino (elettrone, tau e mu). Secondo il Fermilab, ogni sapore del neutrino è composto da una miscela quantistica della massa delle tre specie del neutrino.

Quindi un neutrino tau contiene un po’ della specie di massa 1, un po’ di specie 2 e un po’ di specie 3. Queste diverse specie di massa consentono ai neutrini di oscillare tra i sapori, come ha stabilito una scoperta del 1998 (che ha vinto il Premio Nobel per la fisica).

I fisici non possono mai individuare in modo perfetto le masse delle tre specie di neutrini, ma possono continuare ad avvicinarsi al loro valore. Il valore della massa continuerà ad avvicinarsi al valore corretto man mano che gli esperimenti sulla Terra e le misurazioni nello spazio miglioreranno.

Fonte: Livescience. (Tradotto e adattato)