La collaborazione internazionale dell’esperimento OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) ha presentato il 22 maggio, nel corso di un seminario ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso LNGS dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare INFN, e in un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Physical Review Letters, i risultati finali dei suoi 5 anni di osservazione dei neutrini prodotti con il progetto CNGS, CERN Neutrinos to Gran Sasso, un fascio di neutrini muonici.
CNGS è stato realizzato per verificare il fenomeno della trasformazione dei neutrini muonici, misurando con il rivelatore OPERA l’apparizione di neutrini tau, dopo il loro viaggio dal CERN ai Laboratori sotterranei del Gran Sasso. Nei suoi risultati finali OPERA riporta un totale di 10 eventi indicativi della trasformazione dei neutrini da muonici in tau. Questo risultato dimostra in modo diretto e inequivocabile che i neutrini muonici oscillano in neutrini tau. Esistono, infatti, tre tipi di neutrini, muonico, elettronico e tau: la loro trasformazione è un processo noto come “oscillazione”, la cui scoperta è stata insignita del Premio Nobel per la fisica nel 2015. I neutrini muonici prodotti al CERN tra il 2008 e il 2012 con il fascio CNGS raggiungevano i Laboratori INFN del Gran Sasso dopo aver percorso 730 km attraverso la crosta terrestre, in 2,4 millisecondi. Al loro arrivo erano rivelati dall'esperimento OPERA, un apparato di circa 4.000 tonnellate di massa complessiva, composto di 150.000 mattoncini costituiti da lastre di piombo, con cui interagivano i neutrini, ed emulsioni nucleari utilizzate per fotografare le interazioni.
La collaborazione OPERA ha osservato il primo evento di oscillazione di un neutrino muonico in uno tau nel 2010, seguito da quattro eventi rivelati tra il 2012 e il 2015, quando ha annunciato la scoperta dell’apparizione del neutrino tau avendo raggiunto per la prima volta la significatività statistica necessaria. Ora, grazie a una nuova strategia di analisi applicata all'intero campione di dati raccolto tra il 2008 e il 2012 – vale a dire il periodo in cui è stato attivo il fascio dal CERN ai Laboratori del Gran Sasso – sono stati identificati in totale 10 eventi candidati, che hanno ulteriormente migliorato il livello di significatività statistica della scoperta.
“Abbiamo analizzato tutti i dati con una strategia completamente nuova, tenendo conto delle caratteristiche peculiari degli eventi”, spiega Giovanni De Lellis, responsabile della collaborazione internazionale OPERA. “E riportiamo anche – prosegue De Lellis – la prima osservazione diretta del numero leptonico del neutrino tau, ossia il parametro che discrimina i neutrini dalla loro controparte di antimateria, gli antineutrini”. “È molto gratificante vedere oggi che i risultati ottenuti superano ampiamente il livello di significatività statistica che avevamo previsto quando abbiamo proposto l’esperimento”. [Antonella Varaschin]
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