Neutrini subatomici prodotti da un collisore di particelle

In una prima scientifica, un team guidato da fisici dell’Università della California, Irvine (UCI ), ha rilevato i neutrini creati da un collisore di particelle. La scoperta promette di approfondire la comprensione da parte degli scienziati delle particelle subatomiche, che furono individuate per la prima volta nel 1956 e svolgono un ruolo chiave nel processo che fa bruciare le stelle.

Il lavoro potrebbe anche far luce sui neutrini cosmici che percorrono grandi distanze e si scontrano con la Terra, fornendo una finestra su parti lontane dell’universo.

Il rilevatore di particelle FASER

È l’ultimo risultato del Forward Search Experiment, o FASER, un rilevatore di particelle progettato e costruito da un gruppo internazionale di fisici e installato al CERN, il Consiglio europeo per la ricerca nucleare di Ginevra, in Svizzera. Lì, FASER rileva le particelle prodotte dal Large Hadron Collider del CERN.

“Abbiamo scoperto i neutrini da una fonte nuova di zecca – i collisori di particelle – in cui due fasci di particelle si scontrano a un’energia estremamente elevata”, ha affermato Jonathan Feng, fisico delle particelle della UC Irvine e co-portavoce della FASER Collaboration, che ha avviato il progetto che coinvolge oltre 80 ricercatori dell’UCI e 21 istituzioni partner.

Brian Petersen, fisico delle particelle al CERN, ha annunciato i risultati domenica a nome di FASER, alla 57a conferenza Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories in Italia.

La scoperta promette di aiutare i fisici a comprendere la natura della particella più abbondante dell’universo.

I neutrini, che sono stati co-scoperti quasi 70 anni fa dal defunto fisico dell’UCI e premio Nobel Frederick Reines, sono la particella più abbondante nel cosmo e “sono stati di fondamentale importanza per stabilire il modello standard della fisica delle particelle”, ha affermato il co-portavoce di FASER Jamie Boyd, fisico delle particelle al CERN. “Ma nessun neutrino prodotto da un collisore era mai stato rilevato da un esperimento”.

Dal lavoro pionieristico di Reines e altri come Hank Sobel, professore di fisica e astronomia dell’UCI, la maggior parte dei neutrini studiati dai fisici sono stati neutrini a bassa energia. Ma i neutrini rilevati da FASER sono l’energia più alta mai prodotta in un laboratorio e sono simili ai neutrini trovati quando le particelle dello spazio profondo innescano spettacolari sciami di particelle nella nostra atmosfera.

Il rivelatore di particelle FASER, situato in profondità nel sottosuolo del Large Hadron Collider del CERN, è stato costruito principalmente con pezzi di ricambio di altri esperimenti al CERN. Credito: Foto per gentile concessione del CERN
Il rivelatore di particelle FASER, situato in profondità nel sottosuolo del Large Hadron Collider del CERN, è stato costruito principalmente con pezzi di ricambio di altri esperimenti al CERN. Credito: Foto per gentile concessione del CERN

Lo stesso FASER è nuovo e unico tra gli esperimenti di rilevamento di particelle. A differenza di altri rilevatori del CERN, come ATLAS, che è alto diversi piani e pesa migliaia di tonnellate, FASER è di circa una tonnellata e si inserisce perfettamente all’interno di un piccolo tunnel laterale del CERN. E ci sono voluti solo pochi anni per progettarlo e costruirlo utilizzando pezzi di ricambio di altri esperimenti.

“I neutrini sono le uniche particelle conosciute che gli esperimenti molto più grandi al Large Hadron Collider non sono in grado di rilevare direttamente, quindi l’osservazione riuscita di FASER significa che l’intero potenziale fisico del collider viene finalmente sfruttato”, ha dichiarato Dave Casper, fisico sperimentale dell’UCI.

Oltre ai neutrini, uno degli altri obiettivi principali di FASER è aiutare a identificare le particelle che compongono la materia oscura, che secondo i fisici comprende la maggior parte della materia nell’universo, ma che non è mai stata osservata direttamente.

FASER deve ancora trovare segni di materia oscura, ma con l’LHC pronto a iniziare un nuovo ciclo di collisioni di particelle tra pochi mesi, il rivelatore è pronto a registrare qualsiasi cosa appaia.

“Speriamo di vedere alcuni segnali entusiasmanti”, ha concluso Boyd.

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