Vita dura per i neutrini sterili e non solo

Si è appena conclusa a Boston la conferenza NEUTRINO2014 dedicata, così come vuole il nome, ai nuovi risultati sperimentali e teorici che provengono dal mondo di queste elusive e misteriose particelle, per l’appunto, i neutrini.

Ci sono parecchie novità interessanti e volevo quindi fare un piccolo riassunto sulle cose più sfiziose.

Partiamo dalla ricerca dei cosiddetti neutrini sterili, e cioè di quelle particelle ipotetiche che sono state introdotte per spiegare alcune anomalie riscontrate nel corso degli anni da alcuni esperimenti che non si inquadravano nel modello delle oscillazioni a tre neutrini. Il primo esperimento a riscontrare un’anomalia è stato LSND (Liquid Scintillator Neutrino Detector) a Los Alamos, in cui è stato registrato un eccesso di antineutrini elettronici, con significatività di 3.8 sigma, su un fascio pressoché puro di antineutrini muonici. Se interpretati in uno schema di oscillazione a due neutrini, per la particolare configurazione della baseline, L, (la distanza tra sorgente di neutrini e rivelatore) e l’energia, E, da cui dipendono la probabilità di oscillazione di un neutrino muonico ad uno elettronico $$P_{\nu_{\mu}\rightarrow\nu_{e}}\left(L,\, E\right)=\sin^{2}2\vartheta_{e\mu}\sin^{2}\left(1.267\:\frac{\Delta m_{41\,}^{2}L}{E}\right)$$ questo eccesso sarebbe indicativo di un'oscillazione con una piccola ampiezza e un grande $\Delta m^{2}\sim1$ $\textrm{eV}{}^{2}$. Appare chiaro che un $\Delta m^{2}\sim1$ $\textrm{eV}{}^{2}$, non può essere incorporato in un modello a tre soli neutrini (elettronico, muonico e tauonico) in cui esistono solamente due differenze di masse al quadrato indipendenti. Infatti deve valere la relazione $$\Delta m_{21}^{2}+\Delta m_{32}^{2}+\Delta m_{31}^{2}=m_{2}^{2}-m_{1}^{2}+m_{3}^{2}-m_{2}^{2}-m_{1}^{2}-m_{3}^{3}=0\,$$ e dal momento che la differenza di massa al quadrato dei “neutrini solari” è $\Delta m_{SOL}^{2}=\Delta m_{21}^{2}=7.58_{-0.26}^{+0.22}\times10^{-5}$ $\textrm{eV}{}^{2}$ e di “quelli atmosferici” è $\Delta m_{ATM}^{2}=\left|\Delta m_{31}^{2}\right|\simeq\left|\Delta m_{32}^{2}\right|\simeq2.35_{-0.09}^{+0.12}\times10^{-3}$ $\textrm{eV}{}^{2}$, non vi è spazio per una differenza di massa al quadrato dell'ordine dell'$\textrm{eV}{}^{2}$, se non in uno schema in cui sia presente almeno un nuovo stato di neutrino massivo $\nu_{4}$ sterile, per cui possa essere interpretata la differenza di massa al quadrato come $\Delta m_{\textrm{new}}^{2}\equiv m_{4}^{2}-m_{1}^{2}=\Delta m_{41}^{2}$. Questo neutrino però deve essere sterile, e quindi non deve partecipare a nessuna delle interazioni (tranne quella gravitazionale) in quanto esistono delle misure effettuate al LEP sul decadimento del bosone Z in neutrini, che indicano che il numero di neutrini “attivi” (e cioè quelli che interagiscono per forza debole) deve essere esattamente tre.

"Science in the era of Facebook and Twitter – get used to it" by Heino Falcke

Astronomer Heino Falcke has recently wrote a nice post on the relation between science, dissemination of scientific results and social media.

The post was triggered by the recent debate on the BICEP2 results and contains interesting advices on the new role that scientists and journalists should learn to have in the era of Facebook.

“Science is wrong, most of the time” – I am not sure who said that first, but I am sure someone did so well before me. This is a banality for those who do science at the forefront of our knowledge, yet sometimes it seems very difficult to also accept that view in the public discourse. Well, in the days of Facebook and Twitter it is plain obvious to everyone.


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