Scoperto un neutrino record da 220 PeV: il più energetico mai rilevato

Un nuovo neutrino è stato scoperto. Risulta essere il più energetico mai rivelato, si tratta di un record.

Il neutrino, in fisica delle particelle, rappresenta una delle particelle subatomiche elementari di massa piccolissima e carica elettrica nulla. Esso appartiene al gruppo dei leptoni e alla famiglia dei fermioni e possiede elicità uguale a -1. Il nome neutrino è stato coniato da Edoardo Amaldi durante un confronto con Enrico Fermi all’Istituto di fisica di via Panisperna a Roma, come diminutivo della parola neutrone, che invece è una particella neutra molto più massiccia. Il termine fu poi adottato da Fermi in una conferenza a Parigi nel luglio 1932 e al congresso Solvay del 1933 finchè poi si diffuse nella comunità scientifica internazionale.

La storia dei neutrini continua a evolversi finchè il 13 febbraio 2023, il rivelatore ARCA del telescopio per neutrini KM3NeT, situato nelle profondità marine, ha rilevato un evento straordinario. Infatti, un neutrino con un’energia stimata di circa 220 PeV, cioè 220 milioni di miliardi di elettronvolt, è stato rivelato. Questo è stato denominato KM3-230213A e rappresenta il neutrino più energetico mai osservato. L’esperimento costituisce la prima prova che neutrini di tale energia vengono effettivamente prodotti nell’Universo.

A seguito di un’attenta analisi dei dati sperimentali, il 12 febbraio di quest’anno, la collaborazione scientifica internazionale di KM3NeT ha annunciato i dettagli di questa incredibile scoperta in un articolo pubblicato su Nature. Si tratta di un evento eccezionale nel campo dell’astronomia dei neutrini, infatti il neutrino è stato identificato tramite la traccia lasciata da un muone, che ha attraversato l’intero rivelatore, creando segnali in più di un terzo dei aree attive. L’inclinazione della sua traccia e l’enorme energia suggeriscono che il muone si sia originato dall’interazione di un neutrino cosmico nei pressi del rivelatore.

Lo scienziato Paschal Coyle, portavoce di KM3NeT all’epoca della scoperta e ricercatore presso il Centre de Physique des Particules de Marseille, crede che KM3NeT ha iniziato a esplorare un intervallo di energia e sensibilità in cui i neutrini rivelati potrebbero originarsi da fenomeni estremi. Pertanto, questa prima rilevazione di un neutrino di centinaia di PeV apre un nuovo capitolo nell’astronomia dei neutrini.

L’Universo ad altissima energia

I neutrini ad altissima energia potrebbero essere prodotti anche in eventi catastrofici come quelli dei buchi neri supermassicci che accrescono materia nei nuclei galattici, o anche nelle esplosioni di supernovae, lampi di raggi gamma, o interazioni dei raggi cosmici con la materia o con la radiazione cosmica di fondo.

La vicedirettrice di KM3NeT e ricercatrice dell’INFN, Rosa Coniglione dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Italiano crede che i neutrini sono tra le particelle elementari più misteriose. Infatti, essi non hanno carica elettrica, hanno una massa quasi nulla e interagiscono debolmente con la materia.

Un telescopio sottomarino: KM3NeT

KM3NeT è un’enorme infrastruttura sottomarina progettata per rilevare neutrini mediante la luce Cherenkov, cioè una debole luminescenza blu generata dalle particelle ultra-relativistiche nell’acqua. L’apparato prevede due principali rivelatori che sono l’ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss), situato a 3450 m di profondità a circa 80 km dalla costa della Sicilia, che si dedica allo studio dei neutrini cosmici di altissima energia; e l’ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss), situato a 2450 m di profondità vicino a Tolone in Francia, ottimizzato per lo studio delle proprietà fondamentali dei neutrini.

Il singolo evento rilevato non permette ancora di stabilire con certezza l’origine del neutrino, esso potrebbe essere stato prodotto da un acceleratore cosmico oppure rappresentare il primo esempio di neutrino cosmogenico, generato dall’interazione dei raggi cosmici con la radiazione cosmica di fondo. Ma il continuo ampliamento di KM3NeT, con l’aggiunta di nuove unità di rilevazione e il miglioramento dell’analisi dei dati, aumenterà la sensibilità dell’esperimento, consentendo di individuare altre sorgenti di neutrini cosmici.