Recommended by us: "Sterile-neutrino hunt gathers pace at Gran Sasso"

The Borexino detector at Gran Sasso: the SOX experiment will soon be using it to look for sterile neutrinos. (Courtesy: Borexino collaboration)

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Much-debated results suggesting the existence of a fourth kind of neutrino, described as sterile, are to be put to the test in a new experiment under Italy's Gran Sasso mountain. The physicists who have devised the experiment say that by using an existing solar-neutrino detector they can carry out an inexpensive yet thorough search for the hypothetical sterile neutrino.

Neutrinos are chargeless, almost massless subatomic particles that interact with ordinary matter only via the weak nuclear force. As a result they can pass through vast amounts of material undisturbed. To study them, physicists build huge detectors – the idea being that a large number of target nuclei will result in a few neutrino collisions that can be detected.

If they exist, then sterile neutrinos would be even more difficult to detect because they probably would not interact with ordinary matter at all – only with other neutrinos. They would do so via "oscillation", a well-established phenomenon in which ordinary neutrinos transform and re-transform continually from one of three flavours – electron, muon and tau – to another as they travel. Likewise, ordinary neutrinos would oscillate into sterile neutrinos and back again but probably over much shorter distances than those typical of normal neutrino oscillation.

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                                                                                                                                                                                                      ”       

Physics news: "Dall'Europa 3,5 mln per studiare neutrini sterili al Gran Sasso"

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(AGI) - Roma, 11 giu. - Premiato dall'European Research Council con un finanziamento di 3,5 milioni di euro, e' partito da pochi giorni il progetto SOX (Short distance neutrino Oscillations with BoreXino). Il riconoscimento (ERC Advanced Grant) e' stato attribuito nell'ambito del VII programma quadro europeo a Marco Pallavicini, professore all'Universita' di Genova e ricercatore dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Principal Investigator di SOX. Il progetto sara' sviluppato ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN e avra' una durata di cinque anni.
  L'obiettivo di SOX e' la rivelazione di neutrini particolari, detti "sterili", con il principale rivelatore di neutrini solari e geofisici oggi in funzione nel mondo, Borexino, sviluppato e messo in funzione ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN da una collaborazione internazionale di circa 100 fisici provenienti da Italia, USA, Russia, Germania, Francia e Polonia. SOX studiera' un aspetto delle oscillazioni del neutrino, il fenomeno in base al quale i tre neutrini conosciuti (elettronico, muonico o tauonico) si trasformano l'uno nell'altro con variazioni periodiche durante la loro propagazione. In particolare, questo fenomeno, che e' stato osservato anche di recente dall'esperimento OPERA ai Laboratori INFN del Gran Sasso, presenta alcune anomalie e non spiega il numero di neutrini prodotti, inferiore a quanto previsto teoricamente. Una possibile spiegazione della "scomparsa" dei neutrini, suffragata anche da risultati recenti, prevede l'esistenza di altri tipi di neutrini, i neutrini sterili, che si mescolerebbero con i tre noti.
  Non interagendo attraverso nessuna delle interazioni fondamentali previste dal Modello Standard (elettromagnetica, nucleare forte e debole), i nuovi neutrini sarebbero poi ancora piu' elusivi dei neutrini conosciuti. SOX, in particolare, studiera' nel dettaglio la scomparsa del neutrino elettronico a breve distanza dalla sorgente, gia' osservata da diversi esperimenti. L'esperimento sfruttera' un innovativo generatore artificiale di neutrini (o di antineutrini) posto vicino o all'interno del rivelatore Borexino presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Oltre allo sviluppo dell'innovativa tecnologia per produrre neutrini in grande quantita' a breve distanza dal rivelatore, saranno elementi chiave di questo esperimento l'elevatissima sensibilita' di Borexino, le sue grandi dimensioni, il livello estremamente basso di radioattivita' presente ai Laboratori del Gran Sasso. La sensibilita' attesa, in particolare, sara' sufficiente a garantire o una chiara scoperta o l'esclusione di neutrini sterili come spiegazione delle anomalie del neutrino. "In caso di successo, la dimostrazione dell'esistenza dei neutrini sterili significhera' l'apertura di una nuova era nella fisica fondamentale delle particelle e nella cosmologia", ha spiegato Marco Pallavicini, coordinatore del progetto. "Sarebbe il primo segnale inequivocabile dell'esistenza di particelle oltre il Modello Standard elettrodebole, con profonde implicazioni sulla nostra comprensione dell'Universo e nuovi indizi sulla natura della materia oscura. Nel caso di un risultato negativo - ha continuato - saremmo in grado di dare un sostanziale contributo al dibattito circa la realta' delle anomalie dei neutrini, avremmo esplorato l'esistenza di nuova fisica nelle interazioni di neutrini a bassa energia e saremo in grado di fornire misure di grande precisione, di grande utilita' per la rivelazione dei neutrini solari con Borexino". (AGI). 

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