Post on 08-Jun-2020
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La strana storia del neutrino
Antonio Ereditato
Università di Berna
con la collaborazione di
Federico Scampoli
Scuola Media Carducci-Purgotti, Perugia A.Ereditato - Perugia - 2011
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“Zoo” delle particelle elementari:
elettroni, protoni, neutroni, fotoni, quarks,…
e…. NEUTRINI !"
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Il neutrino è associato a numeri piccolissimi e
grandissimi:
un indice della sua speciale natura?
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La storia del misterioso neutrino comincia,
come per tutti noi, con la sua nascita…
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Nucleo A
Nucleo B
elettrone
Il decadimento nucleare “beta” verso l’inizio del secolo scorso
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Pauli (1930)!
e il “disperato rimedio” del !
“neutrone”!
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Decadimento radioattivo beta dopo Pauli:
Nucleo A ! Nucleo B + elettrone + NEUTRONE
! !"
e
Nucleo B
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Fermi (1933)!
e la prima teoria
del “neutrino”!
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Qualche caratteristica del neutrino (ai tempi di Fermi)!
•" Particella di massa nulla o quasi nulla!
•" Neutra elettricamente!
•" “Fermione” (dotata di “spin”): una trottola fatta di nulla !?!
•" Piccolissima probabilità di interazione con la materia:!
può percorrere decine di anni luce di materia senza interagire !!!!
•" Per questo ci vollero 25 anni per “scoprirlo”!
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Ma come si rivela un neutrino?!
Attraverso la sua interazione con la materia!
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Reines e Cowan (1956)!
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Neutrini artificiali?
1020 = 100 miliardi di miliardi
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Appena scoperto, il neutrino ci aiutò a risolvere un
vecchio problema:!
E’ possibile distinguere la destra dalla sinistra? !
Ovvero: possiamo distinguere il mondo nello specchio dal modo reale ?
I neutrini e la violazione della parità
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Immagine dello specchio: un neutrino
che “ruota” in senso antiorario
Realtà: neutrino che “ruota” in
senso orario
NON ESISTE !!!!
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Ma da dove vengono i neutrini, e quanti ce ne sono?
un secondo dopo il Big Bang….
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22 Febbraio 1987 23 Febbraio 1987
Esplosione della Supernova 1987a
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Una supernova emette in un minuto
l’energia emessa dal Sole in duecento
anni. Per giorni, l’oggetto piu’ splendente
della notte!
E i neutrini ??
Solo lo 0.1% dell’energia dell’esplosione
va in luce…il 99.9% va in neutrini!
Il 23 Febbraio 1987 ciascun essere
umano fu attraversato da 10000 miliardi
di quei neutrini.
Un milione di persone ebbero uno di tali
neutrini interagente nel loro corpo!
A proposito, siamo figli delle stelle….o delle supernove ??
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Masatoshi Koshiba!
Premio Nobel nel 2002 per l’introduzione dell’astronomia con neutrini
(rivelazione dei neutrini provenienti da SN1987A) !
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Astronomia con neutrini
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400000 miliardi….
…Il mistero dei neutrini solari
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40000 Gigawatt….
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I neutrini e l’Uomo
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La massa del neutrino è almeno 1 milione di
volte più piccola di quelle dell’elettrone !
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Il neutrino è una particella di Dirac o di Majorana ?
! ! !" ! = !"
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Neutrini, altalene, e antimateria…
Uno dei nostri
neutrini leggeri
Un neutrino super-pesante
esistito solo ai primi istanti di vita dell’universo
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Bruno Pontecorvo (Dubna 1984)
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Studiare le oscillazioni di neutrino:
ad esempio, partire con dei neutrini mu e rivelare dei neutrini tau
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Come si fa un fascio di neutrini?
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dal CERN al Gran Sasso (passando attraverso la terra)
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OPERA
Il laboratorio sotterraneo del Gran Sasso dell’INFN
CERN
LNGS
1400 m
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Il rivelatore per neutrini OPERA
>10 anni dalla proposta
originaria dell’esperimento…!
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Primo evento candidato di OPERA indicante
l’apparizione di un neutrino tau (Giugno 2010)
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E come se non bastasse….
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23 Settembre 2011
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velocità = spazio / tempo
SATELLITE GPS
neutrini !
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Conclusione (temporanea):
I neutrini del CNGS sembrano arrivare ~ 60 ns prima
di quanto impiegherebbe la luce (con una incertezza di ± 10 ns)
Differenza relativa nella velocità (neutrini-luce) di ~ 2.4x10-5
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Necessarie conferme indipendenti!
Recentissimi risultati con un differente fascio
di neutrini dal CERN al rivelatore OPERA…
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50 millisecondi !
10500 ns
Fascio
standard
Fascio
dedicato
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I nuovi risultati sembrano confermare i precedenti, e allo stesso
tempo permettono di escludere una serie di possibili errori
sistematici
Affaire a suivre…
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Newton Einstein
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Grazie per l’attenzione!
“Ciò che conosciamo è una goccia.
Ciò che ignoriamo è un oceano”
Isacco NEWTON
Misteri del neutrino?
E’ solo la misura della nostra ignoranza!
Bassa probabilità di interazione
Grande presenza nell’Universo Piccolissima massa
violazione della parità Particella di Dirac o di Majorana ?
Supremazia della materia sull’antimateria
Mescolamento e oscillazioni Velocità superluminale ?
….
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