I neutrini fanno luce sul modello standard e oltre
I fisici hanno esplorato le proprietà di queste particelle misteriose con molto impegno. Entro la fine del secolo scorso, avevano scoperto che i neutrini sono disponibili in tre tipi o “varianti”: elettrone, muone e tau. Inoltre, i neutrini possono cambiare variante attraverso un processo chiamato oscillazione. Questo fatto sorprendente ha indicato la fisica oltre il modello standard. Nell’ambito del progetto finanziato dall’UE “On the trails of new neutrino properties” (NUTRAILS), i fisici si sono dedicati a studi dei neutrini che apriranno una finestra sulla nuova fisica nascosta nel mondo subatomico. Hanno concentrato la loro ricerca sulle proprietà del neutrino standard e non standard, quali la violazione della simmetria di carica-parità (CP) e l’impatto dei neutrini sterili. Secondo la comprensione corrente del Big Bang, materia e antimateria si sono formate in quantità uguali quando nacque l’Universo. Se così fosse, ogni briciola di materia e antimateria si sarebbero annichilite reciprocamente come sono state prodotte. Per spiegare il predominio della materia, i fisici hanno cercato di trovare il giusto tipo di violazione di simmetria della carica-parità. Precedenti studi hanno trovato una differenza nel comportamento dei quark e delle loro antiparticelle. Tuttavia, questa violazione di simmetria CP non spiega lo squilibrio globale materia-antimateria. Sfruttando un’abbondanza dei dati sui neutrini dagli esperimenti di tutto il mondo, il progetto NUTRAILS ha fornito il primo indizio a favore della violazione di simmetria CP per i neutrini, le particelle della famiglia dei leptoni. Inoltre, gli scienziati NUTRAILS hanno studiato le oscillazioni dei neutrini tra le tre varianti in cerca di neutrini sterili. L’esistenza di questo tipo di neutrini oltre i tre tipi conosciuti, quando provata, avrà un profondo impatto sulla nostra comprensione dell’universo. I nuovi risultati fissano i limiti sulla miscelazione degli elettroni con neutrini sterili e su neutrini sterili leggeri con la massa nella scala sub-eV. Il progetto NUTRAILS ha fornito esperimenti continui con confini preziosi per l’intervallo di massa cercato per il quarto stato possibile dei neutrini. Inoltre, il progetto ha sottolineato, per la prima volta, che esperimenti a lungo raggio presenti e futuri sono sensibili alla violazione di simmetria CP indotta da neutrini sterili. Nel complesso, le nuove scoperte sui neutrini rendono evidente che è importante ricercare altre particelle neutre che contribuiscono all’equilibrio di materia-antimateria del nostro universo.