di Manon Bischoff/Spektrum der Wissenschaft
La prima misura diretta della funzione d’onda della sfuggente particella rivela che questa è di diversi ordini di grandezza più grande di un nucleo atomico. Si tratta di un punto di partenza importante per i futuri studi sui neutrini
Da decenni i fisici inseguono i segreti delle elusive particelle. Tra le altre cose, questi neutrini potrebbero spiegare perché nel nostro mondo c’è molta più materia che antimateria. Tuttavia, queste particelle elementari estremamente leggere non hanno carica elettrica e quindi interagiscono a malapena con l’ambiente circostante. Per questo motivo è così difficile catturarle e analizzarle con i rilevatori. Ora, un gruppo di ricerca guidato da Joseph Smolsky della Colorado School of Mine è riuscito per la prima volta a determinare direttamente le dimensioni di un neutrino. Come riferiscono nel loro articolo pubblicato su “Nature”, l’elusiva particella è significativamente più grande del previsto.
A differenza degli oggetti classici come un pallone da calcio, le particelle quantistiche non hanno una forma fissa. Le loro dimensioni sono invece determinate dalla funzione d’onda. Precedenti ricerche condotte nel 2017 e nel 2021 sono state in grado di determinare le dimensioni del neutrino solo indirettamente, fornendo quindi risultati molto imprecisi. Come hanno scoperto i gruppi di ricerca, la funzione d’onda potrebbe essere significativamente più piccola di un nucleo atomico o addirittura fino a diversi metri, il che corrisponde a un intervallo di 13 ordini di grandezza.
Smolsky e i suoi colleghi hanno ora trovato un modo per indagare direttamente le dimensioni del neutrino. Per farlo, hanno analizzato il decadimento radioattivo del berillio in litio negli acceleratori di particelle. In questo processo, un elettrone del berillio si combina con un protone nel nucleo e produce un neutrone. Questo emette anche un neutrino, che i ricercatori hanno catturato e analizzato utilizzando rilevatori di neutrini altamente sensibili.
“È stato sorprendente”, ha commentato Joseph Smolsky, fisico.
Il gruppo ha scoperto che il neutrino aveva una dimensione di almeno 6,2 picometri, “il che implica che il sistema allo stato finale è localizzato a una scala di 1000 volte più grande del nucleo stesso”, come scritto nello studio. “È stato piuttosto sorprendente”, ha dichiarato Smolsky a “New Scientist”. “Quando penso al processo (radioattivo), lo immagino all’interno del nucleo perché l’elettrone deve sovrapporsi al nucleo. Ma il limite che abbiamo mostrato dice che il neutrino è in realtà molto più grande del nucleo stesso quando esce”. Questa nuova scoperta aiuterà gli esperti a migliorare i futuri rivelatori di neutrini per svelare gli ultimi segreti di queste sfuggenti particelle.
https://www.spektrum.de/news/wie-gross-ist-ein-neutrino/2253879