A un anno di distanza la collaborazione T2K (Tokai to Kamioka), cui l’INFN partecipa da anni ricoprendo ruoli di responsabilità, presenta nuovi importanti risultati sull’asimmetria nelle oscillazioni dei neutrini e degli antineutrini. Nell’agosto 2016 a Chicago, alla 38° International Conference on High Energy Physics la collaborazione T2K aveva annunciato le prime indicazioni di una possibile asimmetria nei fenomeni relativi alle oscillazioni di neutrini e delle loro anti-particelle (antineutrini). I dati indicavano che i fenomeni di oscillazione non sono ugualmente probabili per i neutrini e per le loro antiparticelle (anti-neutrini). Benché’ non si potesse ancora parlare di “scoperta”, i risultati avevano destato grande interesse nella comunità scientifica internazionale. Infatti, l’esistenza di questo fenomeno in cui materia e anti-materia si comportano in modo diverso potrebbe spiegare perché’ l’universo che ci aspettavamo fosse composto, subito dopo il Big bang, da materia e anti-materia sia oggi costituito quasi esclusivamente dalla prima. I nuovi risultati, presentati per la prima volta il 4 agosto 2017 presso il laboratorio per la fisica delle alte energie di KEK, basati su un campione di dati di neutrino raddoppiati rispetto all’anno precedente, hanno non solo confermato ma fortemente rafforzato l’ipotesi annunciata la scorsa estate. “La probabilità che l’effetto misurato da T2K sia dovuto a una fluttuazione statistica è ormai inferiore a 1 su 20 rendendo sempre più concreta la possibilità di essere vicini a una grande scoperta” commenta Gabriella Catanesi, responsabile nazionale di T2K per l’INFN e membro del comitato esecutivo che governa la collaborazione. Nei prossimi anni, con una statistica 7 volte maggiore, T2K potrebbe gettare luce su uno dei grandi misteri dell’universo e aprire la strada agli esperimenti con neutrini della prossima generazione attualmente in preparazione (Hyper-K, Dune) da cui ci attendiamo ulteriori grandi sorprese.
Come funziona
Per misurare questo fenomeno nell’esperimento T2K, un potente fascio di neutrini (o anti-neutrini) muonici viene prodotto nel complesso di acceleratori per la ricerca (JPARC) presso il villaggio di Tokai sulla costa orientale del Giappone. I neutrini vengono prima misurati vicino nel luogo di produzione e poi inviati in direzione del gigantesco rivelatore sotterraneo Super-Kamiokande, a Kamioka, nei pressi della costa occidentale del Giappone, a 295 kilometri di distanza. Durante questo tragitto i neutrini (o gli antineutrini) muonici possono “oscillare”, trasformandosi in neutrini (o antineutrini) di tipo elettronico. T2K ha trovato che il numero di anti-neutrini muonici che oscillano in antineutrini elettronici è inferiore rispetto a quello dei neutrini muonici oscillanti in neutrini elettronici. T2K è sostenuto dal ministero giapponese per la Cultura, Sport, Scienza e Tecnologia, ed è ospitato congiuntamente dall’High Energy Research Accelerator Organization (KEK) e dall’ Institute for Cosmic Ray Research (ICRR) dell’Università di Tokyo. L’esperimento è stato realizzato ed è gestito da una collaborazione internazionale che conta circa 500 scienziati di 63 istituzioni in 11 paesi [Canada, Francia, Germania, Italia, Giappone, Polonia, Russia, Spagna, Svizzera, Regno Unito e Stati Uniti d’America]. La partecipazione italiana a T2K è coordinata dall’INFN e vede contributi delle sezioni INFN di Bari, Napoli, Padova e Roma I.
