La Cina cattura il “Fantasma”: JUNO conferma un mistero della fisica al primo colpo

La scienza “pesante” – quella fatta di acciaio, acrilico e tonnellate di liquido – va avanti spedita, soprattutto ad Oriente. Questa volta il primato nel settore arriva dalla Cina, dove il più grande rilevatore di neutrini trasparente al mondo, il Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), ha appena segnato il suo primo, grande punto a favore.

Costruito nel sud della Cina, nella provincia del Guangdong, e operativo da appena pochi mesi, JUNO ha già verificato l’esistenza della cosiddetta “tensione dei neutrini solari“. Non si tratta di politica internazionale, ma di una discrepanza fondamentale nel modo in cui le leggi della fisica delle particelle sembrano funzionare. E, a quanto pare, i dati cinesi sono solidi nel riscontrare il problema.

Una trappola per fantasmi a 700 metri di profondità

I neutrini sono noti come “particelle fantasma”: attraversano la materia quasi senza interagire, rendendoli notoriamente difficili da studiare. Per catturarli, non basta un retino. Serve un colosso tecnologico.

JUNO è posizionato a 700 metri sotto terra per schermarsi dalle interferenze cosmiche.¹ Il cuore dell’esperimento è una sfera acrilica gigante contenente 20.000 tonnellate di liquido rilevatore. Quando i neutrini attraversano questa sfera, producono debolissimi lampi di luce, che vengono intercettati da migliaia di sensori.

Juno, da CGTN

Ecco i dati salienti della struttura:

La scoperta: non è un errore di calcolo

Storicamente, gli scienziati avevano notato una leggera discrepanza – una “tensione”, appunto – tra i dati sui neutrini raccolti dal Sole e quelli provenienti dalle centrali nucleari. Molti pensavano fosse un errore di misurazione.

Invece, nel suo primissimo ciclo di funzionamento (tra il 26 agosto e il 2 novembre), JUNO ha misurato questi parametri con una precisione da 1,5 a 1,8 volte superiore rispetto a qualsiasi esperimento precedente. Wang Yifang, portavoce del progetto, è stato chiaro: la discrepanza è reale. La macchina funziona esattamente come progettato, dimostrando una sensibilità che fa impallidire i tentativi passati.

Perché è fondamentale: l’ordine di massa

Ora che JUNO ha scaldato i motori, si passa all’obiettivo principale: determinare l’“ordinamento di massa” dei neutrini. In termini semplici, dobbiamo capire quale dei tre tipi di neutrini è il più pesante. Sembra una curiosità da bar per fisici, ma è la chiave per risolvere misteri che vanno ben oltre il modello standard.

Sapere chi “pesa” di più tra i neutrini ci aiuterà a capire:

• L’asimmetria Materia-Antimateria: Potrebbe spiegare perché l’universo è fatto di materia e non si è annichilito subito dopo il Big Bang.
• Le Supernove: Aiuta a interpretare come esplodono le stelle e come si formano gli elementi pesanti.
• La Cosmologia: Raffina i modelli sulla materia oscura e l’energia oscura.
• Nuova Fisica: Mette alla prova teorie oltre il Modello Standard, come l’esistenza di neutrini sterili.

Un colosso internazionale

Sebbene si trovi in Cina e sia guidato dall’Istituto di Fisica delle Alte Energie (IHEP) dell’Accademia Cinese delle Scienze, JUNO è un progetto di collaborazione globale. Coinvolge oltre 700 scienziati provenienti da 17 paesi. È un esempio di come, quando si tratta di capire di cosa è fatto l’universo, le barriere geopolitiche tendano a cadere, o almeno a diventare permeabili come i neutrini stessi.

Come ha sottolineato il direttore dell’IHEP, Cao Jun, questa struttura non è uno sprint, ma una maratona: JUNO produrrà risultati per i prossimi trent’anni, addestrando generazioni di fisici. La caccia ai segreti dell’universo è appena iniziata, e coinvolge il sottosuolo cinese, per allargarsi a tutto il mondo. Ricordiamo che in Italia il Laboratorio del Gran Sasso, con esperimenti diversi, viene a perseguire la stessa finalità di studio delle particelle esotiche come il Neutrino.

Domande e risposte

Cos’è la “tensione dei neutrini solari” scoperta da JUNO?

Si tratta di una discrepanza nei dati fisici che ha sconcertato gli scienziati per anni. Esisteva una differenza inspiegabile tra le misurazioni dei neutrini provenienti dal Sole e quelle ottenute dai reattori nucleari sulla Terra. Grazie all’estrema precisione di JUNO, superiore a qualsiasi esperimento precedente, è stato confermato che questa differenza non è un errore strumentale, ma un fenomeno fisico reale che richiede nuove spiegazioni teoriche. È la conferma che c’è ancora molto da capire sul comportamento di queste particelle sfuggenti.

Perché è così importante conoscere la massa dei neutrini?

Capire l’ordinamento di massa dei neutrini (ovvero quale tipo è più leggero o pesante) è una chiave di volta per la cosmologia. Questa informazione potrebbe spiegare l’asimmetria tra materia e antimateria, giustificando di fatto perché l’universo esiste così come lo vediamo invece di essere vuoto. Inoltre, influenza la nostra comprensione delle supernove, della formazione degli elementi chimici e potrebbe aprire le porte a una “nuova fisica” oltre l’attuale Modello Standard, aiutandoci a comprendere meglio anche la materia oscura.

Perché il rilevatore è stato costruito 700 metri sottoterra?

La posizione sotterranea è una necessità tecnica assoluta, non un vezzo segreto. La crosta terrestre funge da scudo naturale contro i raggi cosmici e altre radiazioni di fondo che bombardano costantemente la superficie. Poiché i neutrini interagiscono molto raramente con la materia, i segnali che producono sono estremamente deboli (flebili lampi di luce). Senza la schermatura di 700 metri di roccia, il “rumore” delle radiazioni cosmiche coprirebbe completamente i segnali dei neutrini, rendendo impossibile qualsiasi rilevazione precisa.

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