Alla ricerca del Neutrino di Majorana per dare una risposta alla nostra esistenza

Uno studio sul neutrino di Majorana condotto da un team internazionale di ricercatori è alla ricerca di una particella misteriosa che è la sua stessa antiparticella: un tipo di neutrino che potrebbe spiegare perché la materia – e quindi noi – esistiamo nell’universo.

Fu Teorizzato circa 80 anni fa da Ettore Majorana, grazie all’equazione di majorana, dove questo neutrino, che per le sue proprietà coinciderebbe con la sua antiparticella, l’antineutrino, è cercato da tempo e non è ancora stato osservato.

Asimmetria materia-antimateria

Gli scienziati concordano da tempo sul fatto che tutta la materia ha un “gemello” che è il suo contrario, chiamato antimateria, di cui ha la stessa massa e carica diversa. Ogni volta che crei un pezzo di materia, crei anche un pezzo di antimateria. È una specie di equilibrio o simmetria.

Questo è certamente un problema, almeno per quanto riguarda la teoria del Big Bang. Questo perché impone che uguali quantità di materia e antimateria siano state create in questa iniziale esplosione dell’universo.

Ma oggi il cerchio si stringe, dato che i ricercatori dell’esperimento internazionale Cuore (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) condotto in Italia, nei Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), hanno raccolto la più vasta quantità di dati sui neutrini, cercando di capire se il neutrino è effettivamente una particella di Majorana.

Poiché hanno cariche opposte, quando una particella incontra la sua antiparticella, si annichilano, lasciando solo energia.

neutrino di Majorana

Se neutrino e antineutrino coincidono



L’esperimento Cuore nasce proprio per andare sulle tracce dei neutrini e in particolare per studiare il rarissimo doppio decadimento beta senza emissione di queste particelle. Normalmente, nel doppio decadimento beta tradizionale, due neutroni si trasformano in due protoni emettendo due elettroni e due antineutrini.

Nel processo studiato, quello senza emissione di neutrini, non vengono prodotti i due antineutrini e questo avviene perché uno degli antineutrini si è trasformato, nel nucleo, in un neutrino.

Esperimento Neutrino Cuore

L’obiettivo del team è quello di trovare prove dell’esistenza di una particella subatomica chiamata neutrino di Majorana. In fisica, per definizione, un fermione di Majorana è una quasi-particella che è anche la sua stessa antiparticella.

I neutrini sono estremamente difficili da rilevare. Secondo la NASA, trilioni di loro nascono nel nostro sole e passano attraverso i nostri corpi ogni secondo.

Esperimento Neutrino Cuore

L’esperimento CUORE cerca segni di neutrini di Majorana che si annichiliscono in un processo noto come doppio decadimento privo di neutrini.

In un normale decadimento della doppia beta, due neutroni all’interno del nucleo di un atomo diventano due protoni, emettendo una coppia di elettroni e antineutrini. Questo evento, sebbene super raro (si verifica una volta ogni 100 quintilioni di anni), è già stato osservato nella vita reale.

Se i neutrini sono in realtà particelle di Majorana, i due antineutrini creati in questo processo potrebbero annientarsi, generando un doppio decadimento beta senza neutrino. Il risultato di questo decadimento sarebbero solo gli elettroni, che sono materia “normale”

In altre parole, il doppio decadimento beta senza neutrino può essere il processo responsabile di aver alimentato la materia con l’universo iniziale.

I prossimi passi

Il team continuerà a migliorare l’esperimento CUORE e cercherà la particella sfuggente ,ovvero il suo gemello.

Per ora, gli scienziati hanno già ridotto la loro massa, stimata cinque milioni di volte più leggera di quella di un elettrone.

Inoltre, i ricercatori aggiorneranno il rivelatore al termine di cinque anni di funzionamento, il che dovrebbe aumentare notevolmente la sua sensibilità.