I fisici che lavorano con l’esperimento MicroBooNE hanno definitivamente escluso l’esistenza di un quarto tipo di neutrino, un ipotetico neutrino “sterile”, con una certezza del 95%. Questa scoperta chiude un capitolo importante nella fisica delle particelle, eliminando una delle principali spiegazioni delle anomalie osservate nei precedenti esperimenti sui neutrini.
Cosa sono i neutrini e perché sono importanti?
I neutrini sono particelle subatomiche fondamentali note per la loro natura sfuggente. A differenza della maggior parte della materia, interagiscono così debolmente che possono attraversare interi pianeti senza scontrarsi con un singolo atomo. Il Modello Standard della fisica delle particelle, la migliore descrizione attuale degli elementi costitutivi dell’universo, prevede solo tre tipi: neutrini elettronici, muonici e tau. È noto che queste particelle oscillano, trasformandosi da un tipo all’altro, ma alcuni esperimenti passati hanno mostrato un comportamento che non si adattava perfettamente a questo modello.
L’ipotesi del neutrino sterile
Per spiegare queste discrepanze, i fisici proposero l’esistenza di un quarto neutrino “sterile”. A differenza degli altri, non interagirebbe affatto con la materia se non attraverso la gravità, rendendolo incredibilmente difficile da rilevare. L’idea ha guadagnato terreno perché potrebbe potenzialmente risolvere le oscillazioni inspiegabili osservate negli esperimenti precedenti.
La ricerca decennale di MicroBooNE
La collaborazione MicroBooNE ha trascorso dieci anni raccogliendo e analizzando dati da due distinti fasci di neutrini. Hanno misurato meticolosamente il modo in cui oscillano i neutrini, cercando qualsiasi segno della sfuggente particella sterile. Il risultato? Nessuna prova. I risultati del team, pubblicati su Nature, eliminano di fatto questa spiegazione popolare per il comportamento anomalo dei neutrini.
“Questo risultato è un punto di svolta”, ha affermato il dottor Andrew Mastbaum della Rutgers University, uno dei ricercatori principali del progetto. “Possiamo escludere un grande sospettato, ma questo non risolve del tutto il mistero.”
Cosa significa questo per la fisica?
Eliminare il neutrino sterile non significa che il Modello Standard sia perfetto. Non riesce ancora a spiegare fenomeni come la materia oscura, l’energia oscura e la gravità. Tuttavia, il risultato di MicroBooNE restringe la ricerca della fisica oltre il Modello Standard. Escludendo una possibilità, gli scienziati possono ora concentrarsi su altre potenziali spiegazioni.
Ciò fornisce anche informazioni preziose per esperimenti futuri, incluso l’imminente Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). Le tecniche perfezionate da MicroBooNE saranno cruciali per affrontare domande più fondamentali sulla composizione e il comportamento dell’universo.
In sostanza, la ricerca della fisica oltre il Modello Standard continua, ora con un vicolo cieco in meno da esplorare. L’universo rimane pieno di misteri, ma questa scoperta rappresenta un passo significativo verso la loro svelamento.
Collaborazione MicroBooNE. 2025. Ricerca di neutrini leggeri sterili con due fasci di neutrini al MicroBooNE. Natura 648, 64-69; doi: 10.1038/s41586-025-09757-7
