Neutrini, l’Infn propone una soluzione a un mistero della fisica lungo 30 anni

Un gruppo di fisici dell’Istituto nazionale di fisica nucleare propone una nuova spiegazione per l’anomalia del gallio, un rompicapo che dura da circa trent’anni: i neutrini “mancanti” negli esperimenti potrebbero non dipendere da una particella sconosciuta, ma da un’approssimazione nei calcoli teorici. Lo studio, firmato dalle sezioni Infn di Cagliari e Torino, è stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.

Che cos’è l’anomalia del gallio

I neutrini sono particelle piccolissime e sfuggenti, che attraversano la materia quasi senza lasciare traccia. Per “vederli” servono rivelatori enormi e molto sensibili.

Negli anni Novanta due esperimenti, Gallex ai Laboratori nazionali del Gran Sasso, attivo tra il 1991 e il 1997, e SAGE a Baksan, in Russia, usavano grandi quantità di gallio-71 per contare i neutrini elettronici catturati dai nuclei di questo metallo. Il risultato fu sorprendente: i neutrini rilevati erano circa il 20% in meno rispetto a quelli previsti dalla teoria.

L’ipotesi del neutrino sterile

Per spiegare quella differenza, negli anni si è fatta strada un’idea affascinante: l’esistenza di un neutrino sterile, una particella non prevista dal Modello standard, la teoria che descrive le particelle e le forze fondamentali conosciute. Se esistesse, sarebbe una scoperta di enorme portata.

La nuova spiegazione dei fisici italiani

Lo studio coordinato da Matteo Cadeddu, ricercatore Infn, con il coautore Luca Ferro, dottorando all’Università di Cagliari e ricercatore Infn, suggerisce una strada più semplice. Il problema potrebbe nascere da un’approssimazione usata per calcolare la cosiddetta sezione d’urto, cioè la probabilità che un neutrino venga catturato da un nucleo di gallio.

Se quel calcolo sovrastimava la probabilità di cattura, allora i neutrini “attesi” erano semplicemente troppi sulla carta, e non ci sarebbe bisogno di una nuova particella per spiegare la differenza.

Cosa succede ora

Gli stessi autori sottolineano che il lavoro non dimostra ancora in modo definitivo che la causa sia l’approssimazione. Il prossimo passo saranno calcoli più dettagliati della struttura dei nuclei, per descrivere con maggiore precisione la trasformazione che avviene quando un neutrino colpisce un nucleo di gallio e lo trasforma in germanio. Solo allora si capirà se il mistero dei neutrini mancanti è davvero risolto.