Pubblicata in copertina su Nature la prima osservazione di un decadimento rarissimo dello xenon-124.

Il processo fisico che produce il decadimento si chiama doppia cattura elettronica, per esso un atomo di xenon-124 si trasforma in tellurio-124. Quello che accade è che due protoni nel nucleo di xenon-124 "catturano" simultaneamente due elettroni degli strati atomici più interni, si trasformano in due neutroni ed emettono due neutrini.

Si tratta del decadimento più raro mai osservato in natura. Avviene infatti in 1.8 x 10^22 anni, mettendo a confronto la vita dell'Universo, 13.8 miliardi di anni, è un millesimo di miliardesimo, praticamente un istante.

Il decadimento è stato osservato dall'esperimento XENON presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) nella sua versione XENON1T. In circa 6 mesi sono stati misurati 126 eventi all'interno delle 1.2 tonnellate di xenon liquido che costituiscono la massa sensibile del rivelatore XENON1T.

Coordinato da Elena Aprile, della Columbia University di New York, XENON dà la caccia alla materia oscura e si è imbattuto in questo straordinario risultato. La misura della doppia cattura elettronica nello xenon-124 costituisce un importante contributo allo studio del decadimento doppio-beta senza neutrini, processo consentito solo se il neutrino si comporta come la sua antiparticella in accordo all'ipotesi formulata da Majorana negli anni ‘30.

XENON1T è stato in funzione presso i LNGS fino a dicembre 2018. In questi mesi la collaborazione sta procedendo al suo upgrade a XENONnT, con una massa attiva 3 volte maggiore e un fondo ridotto. L'obiettivo è completarne la costruzione ed iniziare la messa in funzione entro fine 2019.

All'esperimento contribuisce un gruppo di fisici napoletani del Dipartimento di Fisica "Ettore Pancini" dell'Università degli Studi di Napoli Federico II, sotto la responsabilità di Michele Iacovacci. Il loro contributo è inserito nel programma di riduzione degli eventi di fondo tramite la costruzione di un sistema in grado di identificare i neutroni che nelle 8 tonnellate di xenon liquido potrebbero simulare eventi da interazione di materia oscura. Stiamo parlando di pochissimi eventi, circa 5 in due 2 anni di operazione, che il veto per neutroni ridurrà ad 1 evento circa. La riduzione dei fondi e l'aumento della massa del rivelatore consentiranno a XENONnT di migliorare la sensibilità ad eventi rari di un fattore 10 e sperabilmente di misurare le prime interazioni da materia oscura.