Il ruolo del neutrino nell’Universo: esperimento CUORE
Il progetto CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) coinvolge oltre 150 ricercatori internazionali, tra cui esperti del MIT, che hanno recentemente pubblicato i primi risultati di un esperimento sotterraneo. L’obiettivo di questa ricerca è rispondere a una fondamentale domanda della fisica: perché l’universo è prevalentemente composto di materia anziché di antimateria?
Secondo la teoria del Big Bang, doveva essersi creato un equilibrio tra materia e antimateria. Tuttavia, l’universo in cui viviamo è dominato dalla materia, con una minima presenza di antimateria. I fisici ipotizzano l’esistenza di un processo che abbia favorito la materia nei primi istanti successivi al Big Bang.
Il neutrino gioca un ruolo cruciale in questa teoria, poiché, nonostante la sua scarsa massa e la debole interazione con altre particelle, permea l’universo con miliardi di miliardi di particelle “spettrali”. Una teoria suggerisce che il neutrino stesso possa essere la sua antiparticella, capace di trasformarsi dalla sua forma “materiale” a quella “antimateriale”.
L’esperimento CUORE e il doppio decadimento beta
Il CUORE, situato presso il Gran Sasso National Laboratories in Italia, opera per individuare il doppio decadimento beta senza neutrini utilizzando 988 cristalli di biossido di tellurio. Dopo i primi due mesi di osservazioni, i ricercatori, tra cui quelli del MIT, non hanno ancora identificato il fenomeno, ma hanno stabilito precisi limiti temporali per la sua eventual scoperta.
Sulla base dei risultati finora ottenuti, si stima che un atomo di tellurio possa sperimentare il doppio decadimento beta senza neutrini una volta ogni settilione di anni. Nonostante questo, gli scienziati confidano di individuare almeno cinque atomi che subiscano questo processo nei prossimi cinque anni, considerando il vasto numero di atomi presenti nei cristalli.
Il CUORE, composto da 19 torri, ciascuna dotata di 52 cristalli di biossido di tellurio, è posizionato al riparo da interferenze esterne all’interno di una montagna. Per rilevare le minime variazioni di temperatura causate dal decadimento di un solo atomo di tellurio, l’esperimento richiede temperature estremamente basse, attorno ai -273.1°C.
Prospettive future per il CUORE e la ricerca
Attualmente, nessun atomo dei 1000 settilioni di tellurio analizzati ha subito il doppio decadimento beta senza neutrini. Se questo fenomeno non sarà osservato entro i prossimi 10-15 anni, potrebbe invalidare l’ipotesi che il neutrino sia la sua stessa antiparticella.
Il finanziamento per questa ricerca proviene dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, dalla National Science Foundation, dalla fondazione Alfred P. Sloan e dal dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. La collaborazione CUORE coinvolge circa 150 scienziati, principalmente dall’Italia e dagli USA, tra cui il MIT.
