Cosa sono i neutrini o le cosiddette particelle “fantasma” nell’universo

I neutrini sono le particelle elementari più strane dell’intero universo, se non onnipresenti. Decine di trilioni di neutrini passano attraverso il nostro corpo ogni secondo, ma a causa delle loro piccole dimensioni e della mancanza di carica, sono impercettibili.

Anche per i fisici queste particelle sono un minuscolo mistero, motivo per cui molti le chiamano “particelle fantasma“. Ma una nuova ricerca potrebbe presto togliergli quel titolo, poiché sta avvicinando la scienza più che mai alla comprensione della natura dei neutrini.

Ma cosa sono esattamente i neutrini?

Il neutrino è una particella subatomica, il che significa che è più piccola dell’atomo e si forma durante i processi di fusione nucleare come quelli che avvengono nel nucleo delle stelle. La cosa divertente dei neutrini è che, a differenza dei protoni o dei neutroni, sono incredibilmente piccoli. Hanno una massa inferiore a 0,8 elettronvolt, circa, quindi sono centinaia di migliaia di volte più leggeri dell’elettrone. Il che li rende molto difficili da trovare e utilizzare. Inoltre, non hanno alcun tipo di carica elettrica. Da qui il suo nome “neutrini”, che significa “neutro”.

Un paio di carenze atomiche che, lungi dall’essere uno svantaggio, consentono ai neutrini di volare liberamente senza essere soggetti alla forza elettromagnetica del resto delle particelle nell’universo.

Più di 90 anni cercando di catturare i neutrini

Nel 1930, il fisico Wolfgang Pauli “scoprì” per caso queste particelle. Durante i suoi numerosi esperimenti, notò un errore di contabilità quando osservò il decadimento beta, un processo mediante il quale alcuni atomi radioattivi decadono. Invece di emettere elettroni, sembrava che una piccola frazione dell’atomo fosse scomparsa.

Pauli trovò questo fatto assurdo, ma non aveva intenzione di ripetere l’esperimento. Quindi fece ricorso a un “piano b”: chiamò questa energia mancante “neutrino”.

È interessante notare che nel 1956 un altro ricercatore confermò che questo “neutrino” era in realtà un’altra particella elementare priva di massa. Con il quale Pauli passò alla storia come il suo scopritore, anche se non fece altro che dare un nome a nulla.

Da allora, vari scienziati hanno misurato le dimensioni dei neutrini senza molto successo, al fine di determinarne l’utilità come particelle nell’universo. Sebbene i maggiori progressi in questo campo siano stati fatti dai ricercatori di questo studio del 2022. Utilizzando uno spettrometro da 200 tonnellate chiamato KATRIN e tubi a pressione che possono raggiungere i 250 gradi sotto zero, il team è stato in grado di intrappolare i neutrini per la prima volta. “Le temperature estremamente basse mantengono i supermagneti altamente sensibili, consentendo ai rivelatori di intrappolare le singole particelle. È come “un grande forno per la pizza” che cattura gli atomi“, spiega Sowjanya Gollapinni.

Una pietra miliare per la fisica atomica che, finora, ha dimostrato che i neutrini cambiano dimensione quando raggiungono la Terra.

Perché i neutrini sono particelle importanti per l’universo

Anche se resta ancora molto da studiare, è chiaro che i neutrini sono particelle fondamentali per l’universo. Gli scienziati ritengono di essere responsabili della formazione della materia oscura e dei buchi neri. Fondamentalmente perché infrangono la prima legge della termodinamica, che afferma che “l’energia non può essere né creata né distrutta“.

Tuttavia, la risoluzione di queste incognite astronomiche richiederà tempo. I ricercatori stanno sviluppando nuovi esperimenti per migliorare la nostra comprensione dei neutrini. Uno di questi, chiamato “Underground Neutrino Experiment”, o semplicemente DUNE, che mira a capire come cambiano forma e perché. Quindi non resta che attendere le sue scoperte future.