Eureka! Il neutrino ricchissimo d’energia nuova pagina dell’astrofisica delle particelle. Cosa sappiamo

La scoperta non è stata divulgata dagli astrofisici per un paio di anni tanto era deflagrante: una particella sconosciuta, un neutrino da record, il più ricco di energia mai visto, è stato catturato dal telescopio sottomarino piazzato nelle profondità delle acque della Sicilia.

Ora che la bomba mediatica è esplosa si tratta di capire i vasti e inesplorati orizzonti che promette di dischiudere. Operazione complicata per i fisici – messi di fronte a una novità astronomica senza precedenti e senza che nemmeno a livello teorico se ne sia intuita la portata -, decisamente ardua per i profani.

Chi: la collaborazione Roma-Parigi-Amsterdam

Intanto, chi sono i responsabili della scoperta. Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature che gli dedica la copertina, si deve alla collaborazione KM3NeT e viene presentato in un evento congiunto fra Roma, presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare che è tra i fondatori e principali contributori del progetto, Parigi con il Centre National de la Recherche Scientifique e Amsterdam con il National Institute for Subatomic Physics.

Cosa: il neutrino cosmico ricchissimo di energia

Il neutrino cosmico, chiamato KM3-230213A, ha l’energia record di 220 milioni di miliardi di elettronvolt (220 PeV), pari a 20.000 volte l’energia con cui vengono accelerate le particelle nel più grande acceleratore del mondo, il Large Hadron Collider (Lhc) del Cern.

Per dire, l’energia prodotta è di decine di miliardi di volte superiore a quella dei neutrini prodotti dal Sole.

I neutrini sono particelle elementari con massa minuscola e nessuna carica elettrica che non interagiscono con il resto della materia e per questo sono estremamente elusivi e difficili da osservare. Per farlo, sono stati creati complessi telescopi per neutrini nei fondali marini, come ARCA.

Dove: un bagliore bluastro in fondo al mare di Sicilia

Un bagliore bluastro ha rilevato la particella, il 13 febbraio 2023, ma i ricercatori hanno preferito fare ulteriori controlli con un lavoro di analisi dei dati durato due anni: un tempo necessario, considerando un evento così straordinario.

A intercettare il neutrino da record è stato il rivelatore Arca (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) detector del telescopio KM3NeT. Questo strumento unico al mondo si trova alla profondità di 3.450 metri, a circa 80 chilometri al largo della costa di Portopalo di Capo Passero, in Sicilia.

Telescopio è solo una forma approssimativa di definire questi rilevatori: non puntano cioè lo sguardo al cielo ma agiscono attraverso una rete di fotomoltiplicatori in grado di registrare deboli emissioni luminose nei fondali marini.

Cosa significa: “Una nuova pagina dell’astrofisica”

Giacomo Cuttone, responsabile per l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare del progetto KM3NeT, considera le implicazioni sottese al rilevamento del segnale del neutrino straordinariamente carico di energia. “È un dato che comincia a indirizzare lo studio verso una nuova pagina dell’astrofisica e dell’astrofisica particellare”.

Da dove viene il neutrino?

La prima questione che la scoperta solleva è: da dove viene questa particella? Secondo Cuttone, “l’energia del neutrino rilevato da KM3NeT è così elevata che non è semplice inquadrare nella nostra galassia una sorgente che lo abbia prodotto”.

Due le ipotesi plausibili. La scoperta ci dice che “o nella Via Lattea abbiamo qualcosa che non conosciamo, oppure il neutrino viene da fuori della nostra galassia”. Magari il neutrino ha viaggiato nello spazio-tempo dall’alba della formazione dell’universo.

Gli scenari

“Non abbiamo nessuna teoria sufficientemente robusta che possa portare a una comprensione in tempi rapidi”: questa è la premessa necessaria a qualsiasi speculazione sul tema.

I fisici delle particelle si trovano davanti a una situazione molto diversa rispetto a quella di scoperte celebri recenti, come quella del bosone di Higgs o quella delle onde gravitazionali: nel primo caso, per esempio, “c’era una teoria che è stata confermata in pieno dagli esperimenti fatti al Cern e lo stesso è accaduto per le onde gravitazionali, la cui esistenza era stata prevista un secolo prima da Einstein”.

Ma “questa volta – prosegue Cuttone – dietro la scoperta del neutrino da record non c’è una teoria: ci sono solo tanti modelli che potrebbero essere degni di studio: è una vera sfida per la comunità scientifica”.