I neutrini sono forse le particelle più sottovalutate conosciute dall'umanità. Il fisico, il ragazzo intelligente e il geniale scagnozzo Wolfgang Pauli hanno proposto per la prima volta la loro esistenza nel 1930 come un pezzo mancante del puzzle - alcune reazioni nucleari hanno avuto più reazioni di quante ne fossero uscite. Pauli pensò che bisognava coinvolgere qualcosa di minuscolo e invisibile - da qui il neutrino, che è un po 'italiano per "un piccolo neutro".
Nei decenni trascorsi da quella proposta iniziale, abbiamo imparato a conoscere e ad amare, ma non a comprendere appieno, quei piccoli ragazzi neutrali. Hanno un po 'di massa, ma non siamo sicuri di quanto. E possono trasformarsi da un tipo di neutrino (chiamato "sapore", perché perché no?) Ad un altro, ma non siamo sicuri di come.
Ogni volta che i fisici non capiscono qualcosa, si eccitano davvero, perché, per definizione, la risposta all'enigma deve trovarsi al di fuori della fisica conosciuta. Quindi il mistero della massa e della miscelazione dei neutrini può darci indizi su misteri come i primi momenti del Big Bang.
Un piccolo problema: la piccolezza. I neutrini sono minuscoli e quasi mai parlano alla materia normale. Trilioni su trilioni stanno attraversando il tuo corpo proprio ora. Li noti? No, non lo fai. Per scavare davvero nelle proprietà dei neutrini, dobbiamo andare alla grande, e presto tre nuovi esperimenti sui neutrini saranno disponibili online per darci un'idea delle cose. Speriamo.
Esploriamo:
DUNA
Potresti aver sentito l'eccitazione per un remake del classico romanzo di fantascienza "Dune". Non è così Invece, questo DUNE sta per "Deep Underground Neutrino Experiment", che si compone di due parti. La prima parte sarà a Fermilab, nell'Illinois, e includerà una gigantesca pistola al neutrino in stile genio malvagio che accelererà i protoni fino alla velocità della luce, li farà a pezzi e sparerà migliaia di miliardi di neutrini al secondo fuori dal giro d'affari.
Da lì, i neutrini viaggeranno in linea retta (perché è tutto ciò che sanno fare) fino a quando non raggiungeranno la seconda parte, a circa 800 miglia (1.300 chilometri) di distanza presso il Sanford Underground Research Facility nel South Dakota. Perché sottoterra? Poiché i neutrini viaggiano in linea retta (di nuovo, nessuna scelta) ma la Terra è curva, quindi il rivelatore deve sedersi a circa un miglio (1,6 km) sotto la superficie. E quel rivelatore è di circa 40.000 tonnellate (36.000 tonnellate) di argon liquido.
Hyper-Kamiokande
Il predecessore del futuro Hyper-Kamiokande ("Hyper-K" se vuoi essere cool alle feste di fisica) era il Super-Kamiokande ("Super-K" per gli stessi motivi), situato vicino a Hida , Giappone È una configurazione piuttosto semplice per entrambi gli strumenti: un gigantesco serbatoio di acqua ultrapura circondato da tubi fotomoltiplicatori, che amplificano segnali di luce molto deboli.
Di tanto in tanto, un neutrino colpisce una molecola d'acqua, causando un elettrone o un positrone (il partner antimateria dell'elettrone) che si allontana più velocemente della velocità della luce nell'acqua. Ciò provoca un lampo di luce bluastra chiamata radiazione Cherenkov e quella luce viene raccolta dai tubi fotomoltiplicatori. Studia il flash, capisci il neutrino.
Super-K ha fatto la super-storia nel 1998 quando ha fornito la prima solida prova che i neutrini cambiano sapore mentre volano, sulla base delle osservazioni dei neutrini prodotti nelle profondità infernali del nucleo del sole. La scoperta ha catturato il fisico Takaaki Kajita un premio Nobel e Super-K una carezza affettuosa sul tubo fotomoltiplicatore.
Hyper-K è come Super-K ma più grande. Con una capacità di 264 milioni di galloni (1 miliardo di litri) di acqua, ha 20 volte il volume di raccolta di Super-K, il che significa che può potenzialmente raccogliere 20 volte il numero di neutrini contemporaneamente a Super-K. Hyper-K cercherà neutrini prodotti da reazioni naturali e organiche, come la fusione e le supernova, in tutto l'universo, a partire dal 2025 circa. Chi lo sa? Potrebbe anche dare a qualcuno un premio Nobel.
PINGU
Non sono esattamente sicuro del perché i fisici scelgano gli acronimi che fanno per esperimenti scientifici giganti. In questo caso, Pingu è il nome di un pinguino animato europeo che ha varie disavventure e impara importanti lezioni di vita nel continente meridionale. Indica anche "Precision IceCube Next Generation Upgrade" (PINGU).
La parte IceCube di quell'acronimo si riferisce al più grande e peggiore esperimento di neutrini al mondo. Basato sul Polo Sud, l'esperimento consiste in stringhe di rivelatori affondate in profondità nella calotta polare che useranno la chiarezza cristallina di quel ghiaccio per fare la stessa cosa che fanno Super- e Hyper-K in Giappone: rilevare la radiazione di Cherenkov prodotto dai neutrini che zingano attraverso il ghiaccio. L'esperimento è andato avanti solo pochi anni fa, ma già gli scienziati che lo eseguono non vedono l'ora di aggiornarlo.
Ecco perché. IceCube può essere grande, ma ciò non significa che sia il migliore in assoluto. Ha un punto cieco: a causa delle sue enormi dimensioni (un intero chilometro cubo di ghiaccio), fa fatica a vedere neutrini a bassa energia; semplicemente non fanno abbastanza pop e frizzante per essere visti dai rilevatori di IceCube.
Inserisci PINGU: un gruppo di rivelatori extra, disposti vicino al centro di IceCube, appositamente progettati per catturare i neutrini a bassa energia che colpiscono la Terra.
Quando (si spera) arriverà online, PINGU si unirà all'esercito di strumenti e rivelatori in tutto il mondo che stanno cercando di catturare il maggior numero possibile di questi quasi nulla di spettrali e di svelare i loro segreti.
