Intoduzione

Un team di fisici guidati dall’Università di Kanazawa ha dimostrato un meccanismo teorico che spiegherebbe il minuscolo valore della massa di neutrini e sottolinea che gli operatori chiave di tale meccanismo possono essere sondati da esperimenti attuali e futuri. Questo lavoro può fornire una svolta per grandi dilemmi filosofici, tra cui il motivo per cui la materia esiste.

Un nuovo modelo matematico

Un team di scienziati guidati dall’Università di Kanazawa ha proposto un nuovo modello matematico per comprendere le proprietà delle particelle fondamentali chiamate neutrini. Questo lavoro può aiutare i cosmologi a fare progressi sull’apparente paradosso dell’esistenza della materia nell’Universo.

Il Modello Standard della fisica delle particelle che delinea i costituenti fondamentali della materia e le forze che agiscono tra di loro ha visto un notevole successo sperimentale, culminato nella scoperta dell’ultima particella prevista, il bosone di Higgs, nel 2012. Tuttavia, il Modello Standard non risolve alcune delle questioni di lunga data della cosmologia, come l’identità della “materia oscura” – sappiamo che deve esserci ma non possiamo vedere – e perché c’è così tanta materia nell’Universo rispetto all’antimateria. Molti scienziati ritengono che le particelle chiamate neutrini possano essere una parte importante della risposta.

La massa dei neutrini

I neutrini, che difficilmente interagiscono con altra materia, sono creati da reazioni nucleari come quelle che alimentano il nostro sole e trilioni di essi passano attraverso il vostro corpo ogni secondo. Gli esperimenti hanno dimostrato che, pur non essendo privi di massa, i neutrini sono molto più leggeri delle altre particelle. Questo ha portato i fisici a ipotizzare che i neutrini ottengano la loro massa da un processo diverso rispetto alle altre particelle, chiamato “Meccanismo di Seesaw“.

Ora, un gruppo di ricerca guidato dall’Università di Kanazawa ha sviluppato una nuova teoria per spiegare le proprietà insolite dei neutrini. “Abbiamo usato il meccanismo dell’oscillazione con operatori a cinque o sette dimensioni per descrivere l’interazione di un neutrino con due particelle di leptoni e due bosoni W portatori di forza“, spiega Mayumi Aoki.

I leptoni sono una classe di particelle elementari che includono neutrini, elettroni e così via. La risoluzione di queste equazioni ha mostrato violazioni della previsione del Modello Standard secondo cui il numero di leptoni è sempre conservato. “Per andare oltre il Modello Standard, dobbiamo spiegare perché la conservazione dei leptoni è a volte violata, anche se in misura molto ridotta“, dice Aoki. “Un piccolo squilibrio di una parte su un trilione può spiegare il perché tutta la materia non sia stata annientata dall’antimateria dopo il Big Bang. Il nostro lavoro spiega l’origine della massa di neutrini e fornisce anche previsioni direttamente testabili dal Large Hadron Collider”.

Le leggerissime masse di neutrini potrebbero essere la chiave per risolvere le grandi questioni che sfidano l’umanità da millenni.

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