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La massa dei neutrini è inferiore a 0.8 eV

SCIENZEFISICALa massa dei neutrini è inferiore a 0.8 eV

L'esperimento KATRIN incaricato di pesare i neutrini ha annunciato una stima più precisa del limite superiore della sua massa: i neutrini pesano al massimo 0.8 eV, cioè i neutrini sono più leggeri di 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).

I neutrini (letteralmente, quelle piccole neutre) sono le particelle elementari più abbondanti nella universo. Sono quasi onnipresenti, nella galassia, nel sole, in tutto lo spazio che ci circonda. Trilioni di neutrini passano attraverso i nostri corpi ogni secondo senza interagire con nessun'altra particella.  

Si sono formati per la prima volta 10-4 secondi dopo il big bang circa 13.8 miliardi di anni fa e ha svolto un ruolo importante nell'evoluzione dell'universo. Si formano continuamente in grande quantità nelle reazioni di fusione nucleare nelle stelle compreso il sole, nei reattori nucleari sulla terra e nei decadimenti radioattivi. Sono anche importanti nel processo di supernova nel ciclo di vita di una stella e forniscono i primi segnali di esplosioni di supernova. A livello subatomico, neutrini fornire uno strumento per studiare la struttura dei nucleoni. I neutrini potrebbe anche aiutare a spiegare l'asimmetria materia-antimateria.  

Nonostante tutta questa importanza, molto è ancora sconosciuto neutrini. Non sappiamo come interagiscono con altre particelle. Allo stesso modo, dalla scoperta delle oscillazioni dei neutrini, è noto che i neutrini hanno massa diversa da zero. Sappiamo che i neutrini hanno una massa molto piccola e sono le più leggere di tutte le particelle elementari, ma la loro massa esatta rimane ancora indeterminata. Per una migliore comprensione dell'universo, è fondamentale che la massa dei neutrini sia misurata con precisione.  

Il KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (KATRIN) presso il Karlsruhe Institute of Technology (KIT), l'impresa collaborativa di sei paesi è dedicata alla misurazione della massa del neutrino con precisione sub-eV.  

Nel 2019, l'esperimento KATRIN aveva annunciato che i neutrini pesano al massimo 1.1 eV, un doppio miglioramento rispetto alle precedenti misurazioni del limite superiore di 2 eV  

1 eV o elettronvolt è l'energia guadagnata da un elettrone quando il potenziale elettrico dell'elettrone aumenta di un volt ed è uguale a 1.602 × 10-19 joule. A livello subatomico, è conveniente esprimere la massa in termini di energia seguendo la simmetria massa-energia secondo E=mc2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 kg.  

Il 14 febbraio 2022, la collaborazione KATRIN ha annunciato la misurazione della massa dei neutrini con una precisione senza precedenti, rivelando che i neutrini sono più leggeri di 0.8 eV rompendo così la barriera di 1 eV nella fisica dei neutrini.  

Il gruppo di ricerca mira a continuare con le ulteriori misurazioni della massa del neutrino fino alla fine del 2024. Dal 2025, con l'aiuto del nuovo sistema di rivelazione TRISTAN, l'esperimento KATRIN avvierà la ricerca di neutrini sterili. Con masse nell'intervallo KeV, i neutrini sterili sarebbero candidati per la misteriosa materia oscura.  

*** 

Fonte:  

  1. Esperimento di Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN). Disponibile a https://www.katrin.kit.edu/  
  1. Istituto di tecnologia di Karlsruhe (KIT). Comunicato stampa 012/2022 – I neutrini sono più leggeri di 0.8 elettronvolt. Inserito il 14 febbraio 2022. Disponibile a https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php 
  1. La collaborazione KATRIN. Misura diretta della massa del neutrino con sensibilità al subelettronvolt. Nat. Phys. 18, 160–166 (2022). Pubblicato: 14 febbraio 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1 
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