Un osservatorio sottomarino studia il comportamento dei neutrini per svelare i misteri della gravità quantistica
Un team internazionale di ricercatori del KM3NeT Collaboration, tra cui fisici dell’Instituto de Física Corpuscular dell’Università di Valencia, ha condotto uno studio per analizzare il comportamento dei neutrini e il loro possibile legame con la gravità quantistica. L’esperimento è stato realizzato utilizzando il telescopio sottomarino KM3NeT/ORCA, situato nel Mar Mediterraneo al largo di Tolone, in Francia. I risultati, pubblicati sulla rivista Physical Review Letters, suggeriscono che le oscillazioni dei neutrini non mostrano segni di decoerenza, stabilendo nuovi limiti sperimentali su come la gravità quantistica potrebbe influenzare queste particelle elusive.
L’osservatorio KM3NeT e il ruolo dell’esperimento ORCA
Il KM3NeT (Kilometer Cube Neutrino Telescope) è un sofisticato telescopio sottomarino progettato per intercettare neutrini attraverso le loro interazioni nell’acqua. Situato a circa 2.450 metri di profondità al largo di Tolone, in Francia, è suddiviso in due rivelatori distinti. Per questo studio, i ricercatori hanno utilizzato il rivelatore ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss), progettato per studiare le oscillazioni dei neutrini.
La semplice osservazione di neutrini, però, non basta per indagare la gravità quantistica. Gli scienziati devono cercare segnali di decoerenza quantistica, un fenomeno che potrebbe rivelare il modo in cui la gravità quantistica influisce sulle particelle subatomiche.
L’oscillazione dei neutrini e la ricerca della decoerenza
Durante il loro viaggio nello spazio, i neutrini oscillano, cambiando identità tra tre diverse tipologie note come “sapori”. Questo comportamento è regolato da un principio chiamato coerenza quantistica, che permette alle oscillazioni di avvenire in modo regolare e prevedibile. Tuttavia, alcune teorie di gravità quantistica suggeriscono che l’interazione dei neutrini con l’ambiente possa interferire con questo processo, causando un’attenuazione o una soppressione dell’oscillazione, fenomeno noto come decoerenza.
“Ci sono diverse teorie di gravità quantistica che prevedono questo effetto, perché suggeriscono che il neutrino non sia un sistema isolato, ma possa interagire con l’ambiente”, spiega Nadja Lessing, fisica dell’Instituto de Física Corpuscular dell’Università di Valencia e autrice principale dello studio, che ha coinvolto centinaia di ricercatori in tutto il mondo.
I risultati dello studio: nessun segnale di decoerenza
Se la gravità quantistica alterasse realmente il comportamento dei neutrini, l’esperimento avrebbe dovuto rilevare una soppressione delle oscillazioni. Tuttavia, i dati raccolti dal rivelatore KM3NeT/ORCA non hanno mostrato alcuna traccia di decoerenza. Questo risultato ha implicazioni significative, in quanto stabilisce nuovi limiti sperimentali sulla possibilità che la gravità quantistica influenzi le oscillazioni dei neutrini.
“Se la gravità quantistica modifica le oscillazioni dei neutrini, lo fa con un’intensità inferiore ai limiti di sensibilità attuali”, afferma Lessing. Il nuovo studio ha fissato limiti più rigorosi rispetto a quelli ottenuti da precedenti esperimenti sui neutrini atmosferici, indicando possibili direzioni per future ricerche.
Il futuro della ricerca sulla gravità quantistica
Dimostrare la decoerenza dei neutrini sarebbe un risultato rivoluzionario, poiché finora nessuna prova diretta della gravità quantistica è mai stata osservata. Per questo motivo, gli esperimenti sui neutrini stanno attirando un crescente interesse nella comunità scientifica.
“L’interesse per questa tematica è in costante crescita”, conclude Lessing. “Chi studia la gravità quantistica è particolarmente attratto da questi risultati, perché la decoerenza dei neutrini potrebbe non essere spiegabile con altri fenomeni noti”.
Il KM3NeT continuerà le sue osservazioni per affinare ulteriormente i limiti imposti dalla ricerca attuale. La speranza è che, con strumenti più avanzati e nuove metodologie, i neutrini possano un giorno offrire la chiave per comprendere uno dei più grandi misteri della fisica.
