Sebbene i neutrini siano particelle misteriose, sono notevolmente comuni. Miliardi di neutrini passano attraverso il tuo corpo ogni secondo. Ma i neutrini raramente interagiscono con la materia normale, quindi individuarli è una grande sfida ingegneristica. Anche quando li rileviamo, i risultati non hanno sempre senso. Ad esempio, abbiamo recentemente rilevato neutrini che hanno così tanta energia che non abbiamo idea di come vengano creati.
Un rivelatore di neutrini è in genere una grande camera riempita con acqua pura o ghiaccio. All'interno di questa camera sono presenti rilevatori molto sensibili. I neutrini non vengono osservati direttamente. Invece, un rivelatore di neutrini attende che un neutrino colpisca un atomo. Quando lo fa, può creare leptoni carichi, come un elettrone, un muone o un tauon. Queste particelle cariche possono anche produrre luce. Quindi, rilevando la luce o i leptoni, sappiamo che un neutrino ha interagito con il rivelatore.
La maggior parte dei neutrini che rileviamo sono neutrini solari, prodotti dalla fusione nucleare nel nucleo del Sole. Ma cose come le supernovae e i lampi di raggi gamma producono anche neutrini. Un grande sforzo è stato focalizzato sulla rilevazione di questi extrasolare neutrini.
Uno dei migliori rivelatori di neutrini è l'Osservatorio del Neutrino di IceCube in Antartide. L'Antartide è il luogo ideale per un osservatorio di neutrini perché il suo spesso strato di ghiaccio è ottimo per assorbire tutti i tipi di particelle vaganti come i raggi cosmici e i raggi gamma che possono interferire con i tuoi rilevatori sensibili. Seppellendo l'osservatorio nel ghiaccio possiamo essere certi che gli eventi che rileviamo provengono dai neutrini. L'osservatorio IceCube ha rilevato più volte neutrini extra-solari.
Ma c'è un altro osservatorio di neutrini in Antartide e rileva i neutrini in un modo molto diverso. Conosciuta come Antenna transitoria impulsiva antartica, o ANITA, è un rilevatore radio sensibile montato su un palloncino. ANITA è un rilevatore radio perché quando i neutrini ad alta energia si scontrano con il ghiaccio antartico possono creare luce radio. Questi neutrini sono centinaia di volte più potenti di quelli rilevati da IceCube.
quando ANITA ha rilevato questi neutrini ad alta energia, ha causato un po 'di scalpore perché sembravano provenire dal passaggio dei neutrini attraverso la Terra prima di colpire il ghiaccio antartico. Questo è quello che ti aspetteresti se un potente evento astrofisico creasse un flusso di neutrini nella direzione della Terra. Se così fosse, questi neutrini scateneranno anche eventi che potrebbero essere rilevati da IceCube.
Quindi la collaborazione IceCube ha cercato eventi di rilevamento che si sono verificati contemporaneamente a ANITA rilevamenti. Non hanno trovato prove di eventi correlati, il che significa che non è dovuto a qualche evento di neutrino potente a distanza di anni luce. Questo è strano perché lascia due possibilità: o il ANITA ha dato falsi positivi a causa di qualche difetto nel design, o questi eventi di neutrino sono causati da un processo che si trova al di fuori del modello standard. All'interno del modello standard della fisica delle particelle, non c'è modo di produrre neutrini con un'energia così elevata.
Questo è solo un piccolo insieme di eventi, quindi c'è motivo di essere cauti sui risultati. Tuttavia, questo ultimo lavoro potrebbe suggerire un nuovo regno della fisica che ancora non capiamo.
Riferimento: Aartsen, M. G., et al. "Una ricerca di eventi IceCube nella direzione dei candidati al neutrino ANITA."
