Per Pasqua arriva il "terzo" neutrino trasformista...

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La collaborazione internazionale OPERA ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso ha osservato per la terza volta un neutrino “tau”. Si tratta di un neutrino partito dal CERN come neutrino di sapore muonico che, nel percorrere i 730 chilometri che separano Ginevra dai LNGS, ha cambiato “sapore” trasformandosi in neutrino di tipo tau. Un evento rarissimo che conferma le precedenti osservazioni del 2012 e 2010 e che comporta la prova del fenomeno dell’oscillazione del neutrino per cui è stato concepito, nel 2001, il gigantesco rivelatore OPERA orientato in direzione del CERN dove un fascio di neutrini muonici viene prodotto in direzione dei LNGS. OPERA cerca i neutrini tau sapendo che in partenza dal CERN i neutrini sono tutti muonici. Trovare neutrini di un altro sapore comporta la prova dell’esistenza dell’oscillazione durante i 730 chilometri di viaggio. Questi nuovi dati vengono presentati oggi ai LNGS nell’ambito del seminario “New results of the OPERA experiment”.

Notizia pubblicata dell'Ufficio Comunicazione INFN. Fonte: http://www.infn.it/

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Recommended by us: Organizing the masses at MINOS

Organizing the masses at MINOS

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By combining its neutrino and antineutrino data sets, 

MINOS  has  provided first constraints on the spectrum 

of neutrino masses (represented by the sign of Δm2), the 

CP-violating phase δ,and whether muon or tau neutrinos 

are more strongly mixed  with the so-called ν3 mass state 

(indicated by θ23). The relative goodness of each scenario

 is given along the vertical axis in terms of a difference of 

log-likelihoods. The parameter Δm2 and the angles θ13 

and θ23 relate to the relative masses of the neutrinos and

to how quantum mechanically "mixed" the three types are.

Over a decade ago the evidence became clear that neutrinos, which come in three varieties, can morph from one type to another as they travel, a phenomenon known as neutrino oscillation. By tallying how often this transformation happens under various conditions—different neutrino energies, different distances of travel—one can tease out a number of fundamental properties of neutrinos, for example, their relative masses. The MINOS collaboration has been doing exactly this by sending an intense beam of muon-type neutrinos from Fermilab to northern Minnesota, where a 5-kiloton detector lies in wait deep underground.

In this new result, MINOS has observed the rare case of muon-type neutrinos changing into electron-type neutrinos. This transformation is governed by a parameter known as θ13, and the MINOS data provide new constraints on θ13 using different experimental techniques than previous measurements. MINOS also collected data with an antineutrino beam, and the real excitement comes in when combining the antineutrino and neutrino data sets. Differences between the rates of this particular oscillation mode between neutrinos and antineutrinos would point to a violation of something called CP symmetry. While physicists know that CP symmetry is violated by quarks, it remains unknown whether the same is true for neutrinos. A new source of CP violation is required to explain why the universe began with more particles than antiparticles, and neutrinos could hold the key. (If the universe began with equal numbers of particles and antiparticles, they would have subsequently annihilated away, leaving nothing left over to make the stars and galaxies we have today.)

(Continue to read on Fermilab Today)

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Recommended by us: Majorana or Dirac?

Before to make a report on the participation to the workshop "BeNe" (Behind the Neutrino Mass) I would like to instill curiosity about one of the fundamental themes of neutrino physics: the neutrino is a Dirac or Majorana particle? The explanation offered here is simple but captures well the essence of the problem so I recommend reading.

Paper of the Day: GSI anomaly and spin-rotation coupling

L’articolo vincitore del giorno è: "GSI anomaly and spin-rotation coupling" nel quale gli autori G. Lambiase, G. Papini e G. Scarpetta (curiosa la coincidenza delle tre G.) propongono di poter interpretare la modulazione sinusoidale, recentemente riscontrata nel rate di decadimento degli ioni idrogenoidi ¹⁴⁰Pr , ¹⁴²Pm e ¹²²I, come il risultato dell’accoppiamento della rotazione dello spin dell’elettrone e del nucleo. Il modello mostra inoltre che l’accoppiamento spin-spin dell’elettrone e del nucleo non contribuisce alla modulazione anomala se il moto è rettilineo ma esso si presenterà se il moto degli ioni è fermato bruscamente su una targhetta, così come è compiuto nell'esperimento “incriminato”. In realtà la scelta dell’articolo del giorno non va tanto alla qualità di questo articolo (che non mi permetto di giudicare e a cui, con onestà, ammetto di non avergli dedicato il tempo necessario) ma principalmente perché mi permette di introdurre appunto la cosiddetta anomalia GSI. 

Neutrini, muoni e fattori g da non trascurare...

Il 25-26 Aprile si è tenuto un workshop della collaborazione del Fermilab (qui le slides) per la riconfigurazione dell’insieme dei rivelatori nella miniera di Homestake (miniera che ci è familiare dalla vicenda dei neutrini solari che ho descritto in un post precedente) dal nome LBNE (Long-Baseline Neutrino Experiment). In tempo di crisi economica mondiale lo scopo del workshop è stato più gestionale che altro, dal momento che i partecipanti hanno aiutato a valutare le migliori opzioni per fare buona scienza con la minor quantità di denaro.

Dalle parole del vicedirettore del Fermilab Young-Kee Kim, in riferimento agli esperimenti previsti, sembra che tutto proceda per il meglio:"We're in very good shape for the next 10 years, for neutrino and muon programs." 

Neutrini: storie di anomalie!!

Iniziamo questa avventura nella fisica proprio con il contest “Paper of the Day”, ma dal momento che non si è stabilita una data precisa per l’inizio, mi sono preso la libertà di controllare nell'archivo di "http://arxiv.org/"  in un intorno della data dell’inizio del blog. La mia attenzione è stata catturata da due articoli tra loro correlati, il tema legante è l'oscillazione di neutrini. Il primo "Resolving the LSND anomaly by neutrino diffraction" (http://arxiv.org/pdf/1109.3105.pdf ) e il secondo "Light Sterile Neutrinos: A White Paper" (http://arxiv.org/pdf/1204.5379.pdf). Il legante di questi articoli è il fenomeno dell’oscillazione dei neutrini e di qualche loro anomalia (tranquilli sto già pensando di inserire qualche ulteriore post per chiarire tutti gli aspetti che trascurerò in questo blog ma per ora mi devo accontentare di instillare la vostra curiosità), fenomeno teorizzato da un fisico italiano Pontercorvo, per interpretare un rompicapo che assillava i fisici, ed in particolare Ray Davis e John N. Bahcall negli anni ’60. Tale rompicapo riguardava il flusso dei neutrini provenienti dal Sole. Innanzitutto la rivelazione di tali neutrini permetteva di confermare il fatto che all’interno del Sole avvenivano dei processi nucleari, e in particolare la fusione di  4 nuclei di idrogeno in uno di elio, che passa per un decadimento beta inverso con la conseguente produzione di neutrini elettronici. Tali modelli teorici erano ben formulati e l’esponente principale era appunto il fisico John Bachall che  insieme all'astrofisico Ray Davis propose l’esperimento Homestake (chiamato così perchè situato nella miniera d’oro di Homestake nel Sud Dakota) per verificare tale ipotesi. Il risultato dell’esperimento fu positivo, i neutrini venivano prodotti nel sole confermando l’esistenza delle reazioni nucleari… ma .. c’è un ma, i neutrini rivelati erano meno della metà di quelli previsti. Si invocarono errori sperimentali o errori del modello teorico (che tuttavia fondava le sue solide basi sulla relazione tra la luminosità solare e il flusso di neutrini) ma tutti controlli successivi mostravano sia che l’esperimento funzionava bene e sia che il modello solare teorico era solido. Per cui si iniziò a pensare in maniera seria all’ipotesi di Pontecorvo: in maniera approssimativa possiamo dire che  i neutrini vengono prodotti come autostati del sapore quindi come neutrini elettronici, muonici o tauonici, ma essi si propagano come autostati dell’energia, se quindi i diversi neutrini hanno diversa massa si viene a creare una interfererenza che conferisce un carattere oscillatorio e permettere di mescolare tra lori i neutrini di diverso sapore.