Laboratorio Gran Sasso, registrati segnali anomali: sono gli assioni solari?

Laboratorio del Gran Sasso, registrati segnali anomali nella caccia alla materia oscura: sono gli assioni?
Il rilevatore Xenon1T (Infn)

La cautela

Potrebbe essere il segnale dell’esistenza di nuove particelle, per esempio gli assioni solari, oppure potrebbe coinvolgere nuove propriet dei neutrini, che ci porterebbe oltre il Modello standard della fisica, spiega Elena Aprile, docente della Columbia University e a capo della Collaborazione Xenon di 163 scienziati di 28 istituzioni di undici nazioni. Per comprendere meglio la natura di questo eccesso di segnali sar determinante il potenziamento del rivelatore Xenon1T, aggiunge Marco Selvi, responsabile nazionale dell’Infn dell’esperimento. Potenziamento che era in programma, ma che stato posticipato almeno a fine anno a causa dell’emergenza Covid-19.

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Il rilevatore

Il rivelatore Xenon1T, in funzione tra il 2016 e il 2018, fa parte di uno degli esperimenti di punta nella ricerca diretta della materia oscura. Il rilevatore contiene 3,2 tonnellate di xeno (un gas nobile) liquido ultra-puro. Quando una particella interagisce con lo xeno genera un debole segnale luminoso e libera alcuni elettroni. Gli scienziati avevano in precedenza calcolato in modo preciso il numero atteso (232) di eventi di fondo in un anno. Xenon1T ne ha invece osservati 285 tra febbraio 2017 e febbraio 2018.

Le ipotesi

Una spiegazione la presenza naturale di una piccola quantit di trizio (H), un isotopo radioattivo dell’idrogeno, che non era stata presa in considerazione in precedenza. Una seconda possibilit, molto pi interessante per i fisici, per l’esistenza di una nuova particella: l’assione. In questo caso gli assioni, che spiegherebbero una particolare simmetria delle forze che tengono assieme i nuclei degli atomi, sarebbero prodotti dal Sole . Gli assioni solari non sono candidati a costituire la materia oscura, ma la loro scoperta fornirebbe la prima osservazione di una classe di particelle mai osservate. I loro parenti, gli assioni prodotti nell’universo primordiale, rientrano tra i possibili candidati per la materia oscura, la quale forma l’85% di tutta la materia presente nell’Universo. C’ infine una terza ipotesi: il momento magnetico dei neutrini che sarebbe pi grande di quanto previsto. Ci implicherebbe un nuovo modello fisico per spiegare il fenomeno. I ricercatori tra le tre ipotesi considerano l’eccesso osservato pi in accordo con gli assioni solari, senza escludere per una quarta ipotesi: la fluttuazione casuale del fondo. Il trizio e il momento magnetico dei neutrini sono anche loro compatibili con i dati osservati, ma hanno possibilit leggermente minori.

18 giugno 2020 (modifica il 18 giugno 2020 | 13:22)

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