Scoperte interazioni di neutrini ad altissima energia al CERN grazie all'esperimento FASER

RomeUn gruppo di scienziati ha fatto una scoperta significativa nella fisica delle particelle rilevando interazioni ad alta energia che coinvolgono neutrini elettronici e muonici a livelli mai registrati prima da una fonte artificiale. I neutrini sono particelle che interagiscono raramente con la materia, rendendoli difficili da rilevare. Lo studio di queste particelle aiuta i ricercatori a rispondere a domande fondamentali sull'universo, come la formazione della massa e il motivo per cui esiste più materia che antimateria.

Ecco i punti chiave delle loro scoperte:

• Prima misurazione delle interazioni dei neutrini elettronici e muonici a energie estremamente elevate
• Rivelazione in una fascia di energia inesplorata tra 560-1740 GeV per i neutrini elettronici e 520-1760 GeV per i neutrini muonici
• Risultati coerenti con le previsioni del Modello Standard

Un team guidato dai Professori Associati Akitaka Ariga e Tomoko Ariga ha sfruttato l'esperimento FASER presso l'LHC del CERN. Con l'ausilio del rivelatore FASERν, sono riusciti a misurare con precisione le interazioni dei neutrini ad altissima energia, chiamata energia TeV. Le ricerche precedenti avevano esaminato solo neutrini con energia inferiore. Questa nuova scoperta rappresenta un passo avanti significativo nel campo della fisica delle alte energie.

Il rivelatore FASERν è composto da 730 strati di piastre di tungsteno e pellicole di emulsione, per un peso totale di 1,1 tonnellate. I ricercatori hanno analizzato una parte del rivelatore di 128,6 kg per individuare neutrini ad alta energia provenienti dalle collisioni al LHC. Sono stati rilevati quattro eventi probabilmente associati a interazioni di neutrini elettronici e otto eventi probabilmente legati a interazioni di neutrini muonici. I risultati sono stati statisticamente significativi, escludendo la possibilità che questi eventi fossero semplicemente rumore di fondo casuale.

Lo studio pubblicato su Physical Review Letters dimostra che l'apparato sperimentale è in grado di misurare le interazioni dei neutrini con sapori noti a energie nell'ordine del TeV. Questo rappresenta un risultato importante. Sono state misurate le interazioni dei neutrini ad alta energia, trovando gamme energetiche di 560-1740 GeV per i neutrini elettronici e 520-1760 GeV per i neutrini muonici.

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Questa scoperta potrebbe cambiare il modo in cui i ricercatori conducono esperimenti su larga scala in fisica delle particelle. Il successo del rivelatore FASERν dimostra che è possibile ottenere misurazioni accurate delle interazioni dei neutrini a energie più elevate.

Questi risultati non solo corrispondono al Modello Standard; potrebbero avere conseguenze significative. Indicano che potremmo scoprire nuova fisica, come il modo in cui i neutrini cambiano tipo, trovare interazioni rare o forse identificare nuove particelle o forze che le teorie attuali non spiegano.

Misurare le interazioni a energie molto elevate può essere utile per i futuri progetti di collisione di particelle. Questo metodo offre una nuova prospettiva per studiare le proprietà dei neutrini e comprenderne il ruolo nell'universo. Inoltre, questa ricerca apre la strada a esplorazioni inedite nella fisica, potenzialmente conducendo a scoperte sui particelle fondamentali.

Questo studio rappresenta un avanzamento cruciale nella fisica delle particelle, dimostrando come ora siamo in grado di rilevare e comprendere le interazioni dei neutrini a livelli di energia estremamente elevati. Il lavoro del team sottolinea l'importanza degli esperimenti in corso presso i collider ad alta energia come il LHC.