Nuovi orizzonti per la fisica: scoperta la metamorfosi del neutrino

Nuovi orizzonti per la fisica: scoperta la metamorfosi del neutrino

Nel 1997 due fisici napoletani, Antonio Ereditato (ora all'Università di Berna) e Paolo Strolin, con Kimio Niwa dell'Università di Nagoya in Giappone proposero un nuovo esperimento di fisica del neutrino, OPERA, utilizzando il futuro fascio di neutrini "muonici" prodotto con gli acceleratori di particelle del CERN a Ginevra e indirizzato verso il Laboratorio Nazionale del Gran Sasso dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Gli esperimenti Kamiokande e Super-Kamiokande in Giappone e MACRO al Gran Sasso avevano osservato una "sparizione" di neutrini muonici su lunghe distanze da essi percorse. Bisognava ancora "vedere" se una tale sparizione era collegata ad una "apparizione" di neutrini diversi, neutrini"tau".

Uno straordinario fenomeno di fisica quantistica ipotizzato da Bruno Pontecorvo nel 1959 prevede infatti che, se diversamente da quanto allora ipotizzato i neutrini hanno una massa non nulla, viaggiando su lunghe distanze essi possono esibire l'apparente magia di trasformarsi (in linguaggio scientifico "oscillare") in neutrini di diversa identità. Essendo connesso alla fondamentale questione della massa del neutrino, il fenomeno è di grande importanza per la fisica e ha avuto anche implicazioni in astrofisica.

Gli esperimenti sino ad allora condotti erano incapaci di osservare direttamente i neutrini tau. Quindi una trasformazione di neutrini muonici in neutrini tau era solo dedotta da altre osservazioni sperimentali, ma non direttamente osservata. La tecnica proposta, basata sull'uso di "emulsioni fotografiche nucleari", prometteva di identificare i neutrini tau "fotografando" nella loro brevissima vita (con un percorso medio di meno di 1 mm pur viaggiando alla folle velocità della luce) le particelle "tau" prodotte nella rarissime interazioni dei neutrini tau con la materia costituente l'apparato sperimentale. Grande è quindi stata la sfida scientifica e tecnologica nella costruzione e utilizzazione sperimentale di un apparato di massa superiore alle 1000 tonnellate ma pur capace di osservare con precisione di 0,001 mm la brevissima vita delle particelle tau e il loro decadimento in altre particelle. La ricerca evoca quella di un ago in un pagliaio.
L'esperimento OPERA è nato così, nell'ambito di una lunga collaborazione tra il gruppo di fisica del neutrino condotto dal Prof. Paolo Strolin presso il Dipartimento di Scienze Fisiche dell'Università Federico II e la Sezione INFN di Napoli e il gruppo dell'Università di Nagoya condotto dal Professor Kimio Niwa. All'esperimento partecipa anche un gruppo dell'Università di Salerno, condotto inizialmente dal Professor Giorgio Romano e in seguito dal Prof.essor Giuseppe Grella.

Il gruppo di Napoli ha avuto un ruolo di primissimo piano in tutte le fasi dell'esperimento: formazione di una larga collaborazione internazionale, progettazione, costruzione, presa dati e loro analisi. Paolo Strolin ha avuto la responsabilità dell'esperimento come primo Spokesperson, carica poi passata al fisico francese Yves Déclais e ora affidata ad Antonio Ereditato. Pasquale Migliozzi è ora vice-Spokesperson ed è stato Physics Coordinator avendo così responsabilità nella difficile compito di una valutazione preventiva delle prestazioni dell'esperimento. trong>Salvatore Buontempo è stato Technical Coordinator dell'intero esperimento e ha diretto la costruzione, mediante un complesso sistema di robot, del grandissimo numero (150.000) di moduli elementari ("mattoni") in cui è suddiviso il bersaglio. Giovanni De Lellis quale Scanning Coordinator è responsabile dell'analisi delle emulsioni fotografiche per l'intero esperimento, è stato impegnato nella messa a punto delle tecniche per la loro utilizzazione e assieme ai ricercatori del laboratorio di Napoli ha avuto un ruolo importantissimo nell'ottenimento del presente risultato.

Nel gruppo di Salerno, Giorgio Romano ha dato un grande contributo nell'uso della tecnica delle emulsioni fotografiche sulla grandissima scala necessaria all'esperimento. Giovanni Rosa (ora a Roma La Sapienza) e Cristiano Bozza assieme a Nicola D'Ambrosio (ora al Laboratorio del Gran Sasso) del gruppo di Napoli hanno avuto un ruolo fondamentale nello sviluppo dei microscopi automatici ultra-veloci necessari per l'analisi della tante emulsioni fotografiche in cui cercare il fatidico neutrino tau. E ancora numerosi ricercatori, dottorandi e studenti che con il loro valore, impegno e entusiasmo sono stati dei veri protagonisti. Infine, fondamentale è stato l'apporto delle strutture tecniche dell'INFN e del Dipartimento di Scienze Fisiche dell'Università Federico II.

Nel "fare fisica" con OPERA si sono formati validissimi ricercatori, a partire da tesi di laurea e di dottorato. Bravissimi ricercatori hanno dovuto migrare. La situazione dell'Università e della ricerca è infatti estremamente difficile e così non sarà a lungo sostenibile. Solo uno straordinario entusiasmo e una estrema dedizione hanno sinora mantenuto il nucleo di forze strettamente necessario per la mantenere viva la ricerca. Per continuare e mantenere un alto livello scientifico, l'attuale situazione va superata.


Per informazioni:

strolin@na.infn.it


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