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.
