Un nuovo studio, pubblicato oggi sulla rivista Physical Review Letters, mostra come esperimenti di neutrini a bassa energia possano diventare strumenti di precisione per testare la teoria fondamentale che descrive le particelle e le interazioni note: il Modello Standard.
Il lavoro, frutto di una collaborazione di ricercatori di Cagliari, Torino e dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, ha coinvolto un ricercatore afferente alla sezione INFN di Roma Tor Vergata.
Di seguito una descrizione dello studio:
Gli esperimenti sui neutrini a bassa energia sono diventati silenziosamente strumenti di precisione per testare il Modello Standard, la teoria che descrive tutte le particelle e le forze note tranne la gravità. Questa Lettera mostra che i dati esistenti sono già sensibili a minuscoli effetti quantistici nel modo in cui i neutrini interagiscono, effetti che si pensava fossero accessibili solo con giganteschi acceleratori.
I neutrini sono spesso chiamati “particelle fantasma” perché quasi mai interagiscono con la materia. Ci attraversano in numeri inimmaginabili e quasi mai lasciano traccia. Negli ultimi decenni, gli sperimentali hanno imparato a catturare una minuscola frazione di queste sfuggenti particelle, osservandole mentre urtano elettroni e, più recentemente, interi nuclei atomici. Esperimenti diversi lo fanno in modi diversi: alcuni utilizzano neutrini provenienti da reattori nucleari o acceleratori di particelle, mentre altri si affidano ai neutrini solari registrati da rivelatori di materia oscura sepolti in profondità sotto terra. Finora, però, ciascuna di queste misurazioni è stata studiata in gran parte da sola.
In questa Lettera, gli autori riuniscono per la prima volta tutti questi filoni. Combinando decenni di dati in un unico quadro coerente, il lavoro trasforma un mosaico di esperimenti individuali in un test unificato e ad alta precisione del Modello Standard. Questa analisi globale permette agli autori di determinare quanto “grandi” appaiano i neutrini alla forza elettromagnetica, il cosiddetto raggio carico del neutrino, l’unica proprietà elettromagnetica del neutrino prevista nel Modello Standard, e allo stesso tempo di misurare quanto fortemente si accoppino alla forza debole usando solo dati a bassa energia.
Il risultato è duplice. Da un lato, il Modello Standard supera una prova straordinariamente rigorosa: gran parte dello spazio per nuove interazioni esotiche è ora fortemente limitato. Dall’altro, l’analisi rivela una piccola ma intrigante deviazione dalla previsione canonica, un indizio non ancora conclusivo ma importante da esaminare con misurazioni future.
Oltre a ciò, lo studio pone le basi per un nuovo programma: utilizzare rivelatori di neutrini e di materia oscura sempre più sensibili come strumenti di precisione, capaci di effettuare test che un tempo sembravano essere possibili solo i collisori ad altissima energia. Offre un nuovo punto di riferimento per gli esperimenti in corso e futuri e una chiara tabella di marcia su come le misure “da tavolo” sui neutrini possano continuare a mettere alla prova la nostra migliore teoria delle particelle fondamentali.
I neutrini sono spesso chiamati “particelle fantasma” perché quasi mai interagiscono con la materia. Ci attraversano in numeri inimmaginabili e quasi mai lasciano traccia. Negli ultimi decenni, gli sperimentali hanno imparato a catturare una minuscola frazione di queste sfuggenti particelle, osservandole mentre urtano elettroni e, più recentemente, interi nuclei atomici. Esperimenti diversi lo fanno in modi diversi: alcuni utilizzano neutrini provenienti da reattori nucleari o acceleratori di particelle, mentre altri si affidano ai neutrini solari registrati da rivelatori di materia oscura sepolti in profondità sotto terra. Finora, però, ciascuna di queste misurazioni è stata studiata in gran parte da sola.
In questa Lettera, gli autori riuniscono per la prima volta tutti questi filoni. Combinando decenni di dati in un unico quadro coerente, il lavoro trasforma un mosaico di esperimenti individuali in un test unificato e ad alta precisione del Modello Standard. Questa analisi globale permette agli autori di determinare quanto “grandi” appaiano i neutrini alla forza elettromagnetica, il cosiddetto raggio carico del neutrino, l’unica proprietà elettromagnetica del neutrino prevista nel Modello Standard, e allo stesso tempo di misurare quanto fortemente si accoppino alla forza debole usando solo dati a bassa energia.
Il risultato è duplice. Da un lato, il Modello Standard supera una prova straordinariamente rigorosa: gran parte dello spazio per nuove interazioni esotiche è ora fortemente limitato. Dall’altro, l’analisi rivela una piccola ma intrigante deviazione dalla previsione canonica, un indizio non ancora conclusivo ma importante da esaminare con misurazioni future.
Oltre a ciò, lo studio pone le basi per un nuovo programma: utilizzare rivelatori di neutrini e di materia oscura sempre più sensibili come strumenti di precisione, capaci di effettuare test che un tempo sembravano essere possibili solo i collisori ad altissima energia. Offre un nuovo punto di riferimento per gli esperimenti in corso e futuri e una chiara tabella di marcia su come le misure “da tavolo” sui neutrini possano continuare a mettere alla prova la nostra migliore teoria delle particelle fondamentali.
La Lettera è disponibile in questo link.
