Oggi l'Accademia Reale delle Scienze di Svezia ha assegnato il premio Nobel per la fisica 2015 per metà ciascuno a due professori universitari: Takaaki Kajita, giapponese, e Arthur B. McDonald, canadese, per le loro scoperte sull'oscillazione dell'identità dei neutrini, che dimostrano come questi debbano avere una massa, seppur piccolissima.
Questa scoperta è veramente una pietra miliare per la Fisica delle Particelle, poiché finora si riteneva che i neutrini fossero delle particelle, al pari dei fotoni, senza massa. Il nome neutrino fu coniato da Enrico Fermi. Esistono tre tipi di neutrini: quelli elettronici, quelli muonici e quelli tauonici. Nel Sole nascono prevalentemente neutrini elettronici, ma quando li riveliamo sulla Terra vediamo che una buona parte di questi neutrini non c'è più, mentre aumentano quelli di tipo muonico e tauonico. Ognuno di questi neutrini ha delle caratteristiche peculiari che li rendono differenti tra loro: ebbene, gli esperimenti di questi due scienziati hanno, senz'ombra di dubbio, dimostrato come sia possibile che i neutrini cambino identità, trasformandosi da una tipologia all'altra. Se il Modello Standard fosse stato valido queste oscillazioni d'identità sarebbero state vietate, a causa del fatto che non avevano massa: visto che ci sono, e che sono state dimostrate, allora i neutrini devono avere una massa, sebbene debba essere minore di un milionesimo della massa dell'elettrone.
Dopo anni si risolve un problema con cui gli scienziati si sono confrontati: i calcoli sperimentali e le predizioni teoriche sul numero di neutrini differivano per circa i due terzi. Una tale differenza non era spiegabile con errori sistematici di misura; in Fisica, di solito, quando ci sono queste discrepanze così grosse tra teoria e pratica, si tende ad accettare i risultati sperimentali, modificando la teoria (è il metodo sperimentale, inventato da Galilei, che toglie la presunzione di voler spiegare sempre tutto a prescindere dall'esperimento: l'umiltà regna sovrana!). In questo caso, prima degli esperimenti di Kajita e McDonald, modificare la teoria significava riscrivere tutto quello che sta alla base della nostra conoscenza delle particelle, cioè il Modello Standard: ebbene, nessuno dei due gruppi si è tirato indietro, continuando a registrare i risultati che davano conto di questa novità rivoluzionaria. E hanno avuto ragione!
Il Modello Standard, che ha spiegato, per oltre vent'anni, come funzionavano le cose nella Fisica delle Particelle, dovrà essere messo in pensione, in quanto si basava sul fatto che i neutrini non avessero massa: Kajita e McDonald hanno dimostrato che invece i neutrini non solo hanno una massa, ma sotto particolari condizioni cambiano identità.
La difficoltà dell'analisi dei neutrini, e quindi anche il lungo tempo occorso per individuarne le oscillazioni d'identità, dipendono dal fatto che i neutrini, nonostante siano tantissimi (per abbondanza nel cosmo sono il secondo tipo di particelle dopo i fotoni) interagiscono pochissimo con la materia: ad esempio, mentre leggete queste parole, il vostro corpo viene attraversato da migliaia di miliardi di neutrini al secondo provenienti dal Sole e dalle interazioni dei raggi cosmici con l'atmosfera terrestre, senza che ve ne accorgiate. Questo è anche il motivo per cui i laboratori che studiano i neutrini devono essere confinati sottoterra, a grande profondità: in Italia ci sono i Laboratori del Gran Sasso, posti sotto oltre 3 km di roccia.
Gli scienziati vanno sempre con i piedi di piombo nel trasmettere i risultati sperimentali, ma quando capiscono che la pratica non va d'accordo con la teoria, modificano la teoria. Pensiamo che in Italia, qualche anno fa, sull'onda dell'entusiasmo per la scoperta sensazionale dell'esistenza di neutrini che viaggiavano ad una velocità maggiore di quella della luce (che si rivelò in seguito un errore sperimentale), una Ministra dell'Istruzione aveva detto di essere compiaciuta del tunnel (di oltre 700 km tra il Gran Sasso e Ginevra), percorso dai neutrini, alla cui costruzione l'Italia aveva addirittura contribuito con una spesa di 45 Milioni di Euro circa! Parole al vento…
Enrico Cirillo
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