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Esperimento Cuore: Il neutrino di Majorana e il mistero dell’asimmetria tra materia e antimateria.

Cuore è alla ricerca del rarissimo fenomeno chiamato doppio decadimento beta senza emissione di neutrini

Il Faro on line – Il 23 ottobre è stato inaugurato ai laboratori del Gran Sasso dell’INFN l’esperimento Cuore (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events), il più grande rilevatore criogenico mai costruito per studiare le proprietà dei neutrini.

Cuore è alla ricerca del rarissimo fenomeno chiamato doppio decadimento beta senza emissione di neutrini. Rilevare questo fenomeno sarebbe fondamentale sia per scoprire la massa del neutrino sia per dimostrare l’eventuale esistenza naturale delle particelle soprannominate particelle di Majorana, fornendo una possibile spiegazione alla prevalenza della materia sull’antimateria che si presenta in tutto l’Universo.

Cos’è Cuore?

Il rilevatore Cuore è realizzato con una tecnologia innovativa basata sui cristalli cubici ultrafreddi (in particolare il metallo utilizzato è la Tellurite che riesce a superare lo zero assoluto di dieci millesimi arrivando a -275.15°C).
L’apparecchio sperimentale lavora in un ambiente completamente sterile e puro ovvero estremamente privo di radiazioni, per non essere influenzato, infatti, il rilevatore oltre che a trovarsi all’interno dei laboratori sotto il Gran Sasso (1400 m), proprio per permettere una schermatura anti radiazione cosmica, è protetto da uno scudo realizzato grazie alla fusione di lingotti di piombo recuperati da una nave romana di 2000 anni fa.
La scelta di questi lingotti è dovuta al fatto che il piombo utilizzato non possiede più la sua radioattività naturale, infatti, questi la persero ventidue anni dopo la loro forgiatura e quindi essendo passati 2000 anni sono completamente privi di ogni minima radiazione.
Come afferma Ettore Fiorini, fisico dell’INFN che per primo ha proposto l’esperimento nel 1998, durante un’intervista, Cuore è un esperimento di altissima complessità e precisione che utilizza una tecnologia unica al mondo e la sua costruzione ha richiesto oltre dieci anni di lavoro vedendo la collaborazione internazionale di oltre 150 scienziati

Cos’è il decadimento beta? E cosa cerca Cuore?
Il decadimento beta è un processo in cui all’interno di un nucleo due neutroni si trasformano in due protoni ed emettono due elettroni e due antineutrini. Nel doppio decadimento ricercato da Cuore, invece non vi è nessuna emissione di neutrini, perché per dare un neutrino, si dovrebbe verificare che uno degli antineutrini si trasformi in un neutrino, ma non è possibile perché questo processo violerebbe uno dei principi base che descrivono il comportamento delle particelle ovvero le particelle dotate di elettricità non possono trasformarsi, e quindi andrebbe contro il modello standard.

Ma se come teorizzato degli anni ’30 da Ettore Majorana i neutrini e gli antineutrini fossero la manifestazione della stessa particella questo significherebbe che una trasformazione da materia ad antimateria risulterebbe possibile.

Questo fenomeno, anche se estremamente raro, potrebbe essere stato frequente nell’universo primordiale, e aver determinato la prevalenza della materia sull’antimateria.