Il Neutrino e i suoi misteri

Presentazione sul tema: "Il Neutrino e i suoi misteri"— Transcript della presentazione:

1 Il Neutrino e i suoi misteri
Ciro Pistillo Istituto di Fisica delle Alte Energie Università di Berna C. Pistillo - Università di Berna

2 50mila tonnelate d’acqua !!!
Una “foto” del sole fatta con i neutrini Una gigantesca “macchina fotografica” sotteranea: SuperKamiokande 50mila tonnelate d’acqua !!! C. Pistillo - Università di Berna

3 Pauli (1930) e il “disperato rimedio” del “neutrone”
La storia del neutrino comincia nel lontano 1930… il decadimento “beta” era visto cosi’ Nucleo A Nucleo B elettrone Pauli (1930) e il “disperato rimedio” del “neutrone” C. Pistillo - Università di Berna

4 Fermi (1933) e la prima teoria del “neutrino”
Particella di massa nulla o quasi nulla Neutra elettricamente “Fermione” (dotata di “spin”): una trottola fatta di nulla !? Piccolissima probabilità di interazione con la materia: Per questo ci vollero 25 anni per “scoprirlo” Nome neutrino, teoria dell’interazione debole, articolo rifiutato da Nature La massa del neutrino è almeno 1 milione di volte più piccola di quelle dell’elettrone ! C. Pistillo - Università di Berna

5 “Zoo” delle particelle elementari:
elettroni, protoni, neutroni, fotoni, quarks,… e…. NEUTRINI n elettromagnetica debole forte gravitazionale ??? C. Pistillo - Università di Berna

6 nm  m ne  e nt  t Ma come si rivela un neutrino?
Attraverso la sua interazione con la materia nm  m ne  e nt  t Reines e Cowan (1956), prima osservazione dei neutrini, Reattori nucleari, una ricca fonte di (anti)neutrini 1020 = 100 miliardi di miliardi C. Pistillo - Università di Berna

7 La camera a bolle Gargamelle (CERN)
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8 OPERA studia le oscillazioni di neutrino, ipotizzate da B.Pontecorvo:
ad esempio, partire con dei neutrini mu e rivelare dei neutrini tau E’ un modo per dimostrare che la massa del neutrino è non nulla C. Pistillo - Università di Berna

9 Come si fa un fascio di neutrini?
Il Cern di Ginevra L’acceleratore SPS C. Pistillo - Università di Berna

10 dal CERN al Gran Sasso (passando attraverso la terra)
nt nm Vi hanno per caso detto che c’è un tunnel?  C. Pistillo - Università di Berna

11 Il laboratorio sotterraneo del Gran Sasso dell’INFN
CERN LNGS 730 km OPERA CNGS 1400 m 11 C. Pistillo - Università di Berna

12 Il rivelatore per neutrini OPERA
1 neutrino rivelato ogni C. Pistillo - Università di Berna

13 Primo evento candidato di OPERA indicante l’apparizione di un neutrino tau (Giugno 2010)
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14 C. Pistillo - Università di Berna

15 Comunicato stampa del CERN
spesso la natura ci riserva delle sorprese…. 23 Settembre 2011 Comunicato stampa del CERN C. Pistillo - Università di Berna

16 velocità = spazio / tempo
L’idea è semplice… velocità = spazio / tempo SATELLITE GPS CERN Gran Sasso neutrini  C. Pistillo - Università di Berna

17 La realizzazione invece… molto sofisticata…
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18 Sofisticato sistema di sincronizzatione (precisione ns)
Ingredirenti: Sofisticato sistema di sincronizzatione (precisione ns) Accurata misura di geodesia (precisione cm su una scala di 730 km!) Ed inoltre… Essere in grado di valutare accuratamente svariati effetti -rotazione terrestre -correzioni relativistiche - … C. Pistillo - Università di Berna

19 sistema di sincronizzazione…
…troppo complicato C. Pistillo - Università di Berna

20 Posizione dell’antenna al Gran Sasso
Distanza CERN-LNGS C. Pistillo - Università di Berna

21 L’anomalia osservata da OPERA
Il viaggio dei neutrini dal CERN al Gran Sasso dura 2.4 millisecondi Il tempo impiegato dai neutrini è di 60 nanosecondi inferiore a quello che impiegherebbe la luce percorrendo nel vuoto la stessa distanza In altre parole, se neutrini e fotoni partissero insieme, all‘arrivo i fotoni avrebbero un „distacco“ di 20 metri C. Pistillo - Università di Berna

22 Un po’ di cautela… Esperimento Teoria
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23 Trasformazioni di Galileo Trasformazioni di Lorentz
v << c Ma se il risultato di OPERA venisse confermato per i neutrini… C. Pistillo - Università di Berna

24 Il principio di causalità non vale piu’?
cono di luce è una piccola deviazione …ma occorre modificare la teoria… C. Pistillo - Università di Berna

25 L’unico modo per esplorare il Sole al suo interno….
Neutrini solari I neutrini solari (elettronici) vengono prodotti nelle reazioni di fusione nucleare. Il sole produce circa 400mila miliardi di neutrini al secondo In un secondo, circa 60 miliardi di neutrino attraversano ogni cm2 del nostro corpo! Per nostra fortuna, passano indisturbati… miliardi di neutrini dl Sole al secondo, L’unico modo per esplorare il Sole al suo interno…. C. Pistillo - Università di Berna

26 Esplosione della Supernova 1987a
Splendore di 100 miliardi di stelle 22 Febbraio 1987 23 Febbraio 1987 C. Pistillo - Università di Berna

27 Una supernova emette in un minuto l’energia emessa dal Sole in duecento anni. Per giorni, è l’oggetto piu’ splendente della notte! E i neutrini ?? Solo lo 0.1% dell’energia dell’esplosione va in luce…il 99.9% va in neutrini! Il 23 Febbraio 1987 ciascun essere umano fu attraversato da miliardi di quei neutrini. Un milione di persone ebbero uno di tali neutrini interagente nel loro corpo! I neutrini di SN1987a vennero osservati da alcuni apparati sperimentali C. Pistillo - Università di Berna

28 Astronomia con neutrini
Il neutrino puo’ aiutarci a spiegare il motivo dell’asimmetria materia-antimateria C. Pistillo - Università di Berna

29 Grazie per l’attenzione!
Bassa probabilità di interazione Piccolissima massa Mescolamento e oscillazioni Velocità super-luminale ? Esplorazione dell’Universo Asimmetria materia-antimateria Misteri del neutrino? E’ solo la misura della nostra ignoranza! “Ciò che conosciamo è una goccia. Ciò che ignoriamo è un oceano” Isacco NEWTON Grazie per l’attenzione! C. Pistillo - Università di Berna