Le particelle più strane dell'universo

Aug 28, 2023

I neutrini sono bizzarri e onnipresenti e potrebbero infrangere le regole della fisica

Sono piccoli, quasi impercettibili, e ce ne sono 500 trilioni che ti attraversano proprio adesso. I neutrini sono tra le creazioni più abbondanti e misteriose della natura. Lo scrittore scientifico James Riordon ha recentemente deciso di elencare ciò che è noto e ciò che è sconosciuto sui neutrini, e ha scoperto che la seconda colonna era più lunga. "Per me, la cosa più interessante è il fatto che sappiamo sorprendentemente poco di loro", dice. "Questi sono sicuramente qui e decisamente misteriosi. La scienza entusiasmante sta nel rispondere a queste domande."

Nel nuovo libro Ghost Particle: In Search of the Elusive and Mysterious Neutrino (MIT Press, 2023), Riordon e il suo coautore, il fisico Alan Chodos, documentano come le sorprendenti particelle furono proposte e scoperte per la prima volta e cosa gli scienziati hanno scoperto in questo modo. lontano, oltre a tutto ciò che sperano di capire alla fine. A causa delle loro numerose stranezze, i neutrini sembrano promettenti canali per rispondere ad alcune delle nostre più grandi domande: perché l’universo è fatto di materia e non di antimateria? Cos'è la materia oscura? E può qualcosa viaggiare più veloce della luce?

Scientific American ha parlato con Riordon del motivo per cui questi bizzarri frammenti della natura sono così interessanti e di come la storia della sua famiglia si inserisce nella storia dei neutrini.

[Segue una trascrizione modificata dell'intervista.]

Quindi in realtà hai un legame personale con i neutrini. Che cos'è?

Sono il nipote di uno dei co-scopritori dei neutrini, Clyde Cowan, Jr. Ma morì quando avevo nove anni. Nella mia famiglia c'è sempre stata una mitologia su di lui, ma non era proprio chiaro cosa avesse fatto. Non era qualcosa che capivo finché non andai a studiare fisica al college. Il mio interesse si è sviluppato maggiormente quando sono diventato uno scrittore scientifico e ho iniziato a vedere uscire questi interessanti risultati sui neutrini.

Ho parlato con MIT Press della possibilità di realizzare un libro ed erano interessati, ma volevano assicurarsi che ci fosse un esperto nel campo che scriveva con me. Ho pensato ad Alan Chodos, un teorico che pensa fuori dagli schemi. Ha scritto alcune speculazioni interessanti sui neutrini che sono un po’ al limite.

Quale tra la miriade di domande poste dai neutrini ti incuriosisce di più?

Il mio mistero preferito è determinare se sia o meno la propria antiparticella. Per me, penso che questa sia la domanda più grande e drammatica sui neutrini. Questo tocca la grande questione dell’origine dell’universo.

Se un neutrino risultasse essere la propria antiparticella, ciò potrebbe permetterci di capire perché l’universo è fatto principalmente di materia e non di antimateria. Sappiamo che quando ebbe inizio l'universo, doveva esserci un perfetto equilibrio tra materia e antimateria. Non rimarrebbe materia se tutta la materia e l'antimateria nell'universo si fossero semplicemente annichilate. Quindi uno squilibrio doveva arrivare da qualche parte, e i neutrini potrebbero essere un indizio sulla fonte di quello squilibrio.

Scrivi: "L'idea stessa dei neutrini era una cosa terribile, nelle parole della prima persona che la immaginò". Wolfgang Pauli propose i neutrini nel 1930 per spiegare perché sembrava che mancassero energia e quantità di moto in un certo tipo di decadimento delle particelle. Perché la soluzione dei neutrini era così terribile?

Sembrava quasi un gioco di prestigio. Avevano un problema con il decadimento beta, questa reazione nucleare a cui sembrava mancare qualcosa. Quindi, sedersi e dire: "Cosa manca? Raschiamo tutte quelle cose che mancano e mettiamole insieme in una nuova particella" per rispondere alla domanda, sembra una "storia proprio così", come "Come ha fatto Leopard a ottenere le sue macchie? Ebbene, qualche antico dio gli ha gettato del fango». Certo, è una risposta. Ma non puoi controllarlo. Risolve il tuo problema, ma è insoddisfacente.

Pauli pensava di non poter verificare la risposta perché lui e altri fisici pensavano che i neutrini sarebbero stati completamente non rilevabili. Eppure ora ne abbiamo visti tre diversi tipi. E c'è la possibilità che ce ne siano ancora di più?