I neutrini nella Fisica del Cosmo e del Modello Standard

I neutrini sono particelle subatomiche elementari di massa piccolissima e di carica elettrica nulla, che interagiscono con probabilità molto bassa con le altre particelle e sono generati da varie sorgenti: le stelle, i raggi cosmici, le supernove e i nuclei galattici attivi.
Per la prima volta furono ipotizzati nel 1930 e successivamente negli anni ’50 furono effettuati i primi esperimenti. Analizzando i dati acquisiti si notò che solo un terzo dei neutrini previsti arrivavano ai rilevatori. Fu scoperto che questo accade a causa delle oscillazioni che i neutrini compiono nel tragitto tra il Sole e la Terra, ovvero dei mutamenti che trasformano i neutrini elettronici in muonici o, più raramente, tau, non captabili da quel tipo di macchinari. Oltre ai neutrini provenienti dal Sole, si sono studiati quelli provenienti dalle supernove (esplosioni dovute al collasso di stelle di massa molto grande) o di sistemi binari, tramite gli esperimenti Borexino ed Opera nei laboratori del Gran Sasso. Un altro esperimento in costruzione è Juno (Jiangmen Underground Neutrino Observatory). La sua parte centrale  è costituita da una sfera contente un liquido scintillatore e potrebbe contribuire significativamente allo studio dei neutrini solari, terrestri e di eventi rari come esplosioni di Supernovae. Grazie ai “telescopi” di neutrini come IceCube, un rivelatore con un volume di 1 km posto nei ghiacci del Polo Sud, siamo entrati nell’era della neutrino astronomia; infatti questo esperimento osserva i neutrini provenienti dalle più violente fonti astrofisiche come le esplosioni delle stelle ed i fenomeni che coinvolgono i buchi neri. Inoltre IceCube è un potente strumento per la ricerca della materia oscura. Lo scopo ultimo di tutti questi esperimenti è appunto quello di studiare i vari fenomeni che riguardano i neutrini nei campi della cosmologia, dell’astrofisica e della fisica delle particelle.

Il seminario “I neutrini nella Fisica del Cosmo e del Modello Standard” è stato tenuto da Giuseppe Salamanna, professore associato presso il Dipartimento di Matematica e Fisica dell’Università di Roma Tre, con la collaborazione di Giulio Settanta e Cristina Martellini, dottorandi in Fisica presso lo stesso Dipartimento.

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