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Anomalie dei neutrini: scoperta da Nobel?

Due anomalie si sono verificate in Antartide nel 2016 e nel 2018: dei segnali radio che imitano neutrini ad alta energia sono usciti dal suolo terrestre viaggiando verso il cielo. 

Queste anomalie sono state intercettate dagli scienziati nell’ambito dell’esperimento Anita, abbreviazione di Antarctic impulsive transient antenna, iniziato nel 2006, che ha come scopo la ricerca di raggi cosmici e neutrini ad altissima energia provenienti dallo spazio, attraverso una serie di antenne radio attaccate a un pallone aerostatico a circa 37 chilometri sopra il Polo Sud. 

Nelle due circostanze in esame gli scienziati hanno registrato dei segnali radio che imitano i neutrini altamente energetici e che sembrano provenire dal suolo terrestre invece che dallo spazio. I ricercatori del team sono ancora perplessi riguardo la natura di questi episodi: gli impulsi potrebbero essere neutrini che viaggiano dal nucleo della Terra verso il cielo; oppure potrebbero essere il tanto ricercato quarto neutrino noto come neutrino sterile; o potrebbero essere collegati alla misteriosa materia oscura; o, ancora, potremmo essere di fronte a una nuova frontiera della fisica e dell’astrofisica tale da meritare un Nobel. 

Per cercare una valida spiegazione a queste anomalie c’è un nuovo studio guidato da Ian Shoemaker, assistente professore presso il dipartimento di fisica e il Center for neutrino physics, facenti parte del Virginia Tech college of science, affiancato da Alexander Kusenko del dipartimento di fisica e astronomia dell’University of California Los Angeles, Andrew Romero-Wolf, membro del team Anita e ricercatore presso il Jet propulsion laboratory del California institute of technology; e altri quattro ricercatori, tra cui due glaciologi: Dustin Shroeder dell’Università di Stanford e Martin Siegert dell’Imperial college di Londra. 

Ian Shoemaker, in un articolo pubblicato sulla rivista Annals of Glaciology, ha infatti una diversa spiegazione: le anomalie misurate da Anita non proverrebbero dal segnale radio generato dai neutrini uscenti dal manto terrestre – evento inatteso e inspiegabile secondo l’attuale comprensione della fisica delle particelle e astroparticelle -, ma sarebbero semplicemente dovuti al segnale radio generato da ordinari raggi cosmici di altissima energia provenienti dallo spazio. Secondo lo studio, questi segnali radio entrando nel terreno e penetrando fino a colpire il firn, uno strato di neve compatta e profonda e stadio intermedio tra la neve e il ghiaccio glaciale, possono essere riflessi senza modificarne la fase ed essere così rivelati una volta usciti dal manto terrestre, di fatto mimando il segnale atteso da neutrini di altissima energia uscenti dal manto terrestre. Il firn è uno strato di neve compatto ma non è così denso da essere ghiaccio, ed è nel passaggio tra strati con alta diversità di densità che può essere accaduta la riflessione che ha prodotto questi eventi, spiega Shoemaker.

Una possibile alternativa come superficie riflettente analizzata da Shoemaker e dal suo team per spiegare le anomalie sono i laghi glaciali sotterranei. Questi, infatti, avrebbero le giuste capacità riflettenti affinché l’impulso radio generato da un raggio cosmico di alta energia, penetrato nel ghiaccio, possa riflettersi ed essere misinterpretato come segnale anomalo generato da un neutrino. La loro abbondanza sembra tuttavia non essere abbastanza elevata da giustificare questa seconda ipotesi, ma se ce ne fossero altri oltre quelli noti, questa potrebbe essere una grande scoperta per gli scienziati che studiano il paesaggio dell’Antartide, infatti  Shoemaker suggerisce ai ricercatori che se ne occupano di lanciare segnali radio nelle zone in cui si sono verificate le anomalie per determinare la presenza di laghi glaciali finora sconosciuti. 

Shoemaker conclude che qualunque cosa abbia trovato Anita sia di grande interesse, potrebbe non essere quella scoperta della fisica delle particelle tale da meritare un Nobel, ma potrebbe essere una scoperta molto importante nell’ambito della glaciologia.

Immagine in alto gentilmente concessa da Ian Shoemaker

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