un neutrino ci svela un Universo oscuro

Una nuova finestra sull’Universo, dalla quale, guardando il cosmo, ci si aspetta di vedere la possibilità di decifrare alcuni degli attuali enigmi che dominano il cosmo. Questa finestra si è aperta grazie a un neutrino da record, il più ricco di energia mai visto, che è stato catturato dal telescopio sottomarino al largo della Sicilia. In pratica, la scoperta apre la porta a territori dell’universo inesplorati e su una nuova pagina dell’astrofisica delle particelle, come hanno confermato gli stessi scienziati. Il risultato, cui la rivista Nature ha dedicato la copertina, è stato possibile grazie al consorzio KM3NeT. I risultati sono stati presentati in un evento congiunto fra Roma, presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare che è tra i fondatori e principali contributori del progetto, Parigi con il Centre National de la Recherche Scientifique e Amsterdam con il National Institute for Subatomic Physics.

Il fatto che l’energia del neutrino rilevato da KM3NeT è così elevata ha come effetto la difficoltà nel risolvere la complessità dell’individuare da dove arrivi. In sostanza la scoperta dice che o nella Via Lattea abbiamo qualcosa che non conosciamo, oppure il neutrino viene da fuori della nostra galassia.

La particella (Il neutrino è un elemento fisico tra i più difficili da rilevare), chiamata KM3-230213A, ha l’energia record di 220 milioni di miliardi di elettronvolt (220 PeV), pari a 20.000 volte l’energia con cui vengono accelerate le particelle nel più grande acceleratore del mondo, il Large Hadron Collider (Lhc) del Cern. La scoperta di questo messaggero che arriva da territori inesplorati “apre una nuova finestra di osservazione sull’universo”, ha commentato Paschal Coyle del Centro di fisica delle particelle del Cnrs a Marsiglia. Al momento della scoperta Coyle coordinava la collaborazione KM3NeT, che comprende 360 ricercatori che fanno capo a 68 istituzioni di 22 Paesi. La scoperta è la prima dimostrazione che nell’universo vengono generati neutrini a energie così elevate. Le possibili interpretazioni ora sono tante: “L’energia estremamente elevata lo colloca in una regione totalmente inesplorata, di estremo interesse per la scienza. Future osservazioni di altri eventi di questo tipo serviranno per costruire un chiaro quadro interpretativo”, ha detto Rosa Coniglione, ricercatrice dell’Infn ai Laboratori Nazionali del Sud e vicecoordinatrice della collaborazione KM3NeT al momento della scoperta. Per Giacomo Cuttone, responsabile nazionale dell’Infn per KM3NeT, “un’energia così elevata non è semplice da inquadrare nella nostra galassia: si aprono nuovi scenari” e adesso “la sfida è comprendere possibili meccanismi che possano averlo generato”.

In pratica è stato un bagliore bluastro a rilevare la particella, il 13 febbraio 2023, ma i ricercatori hanno preferito fare ulteriori controlli con un lavoro di analisi dei dati durato due anni: un tempo necessario, considerando un evento così straordinario. A vedere il neutrino da record è stato il rivelatore Arca (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) detector del telescopio KM3NeT. Questo strumento unico al mondo si trova alla profondità di 3.450 metri, a circa 80 chilometri al largo della costa di Portopalo di Capo Passero, in Sicilia. L’Italia, con l’Infn, ha un ruolo di primo nel progetto, grazie ai fondi del ministero dell’Università e della Ricerca e della Regione Sicilia. Il telescopo, ha detto il presidente dell’Infn Luciano Zoccoli, “continuerà a crescere” grazie ai fondi del Pnrr riservati potenziamento delle infrastrutture di ricerca. A livello internazionale il telescopio ha un finanziamento da parte dell’Unione Europea, che lo ha inserito nel piano delle infrastrutture Esfri (European Strategy Forum on Research Infrastructures).

Il telescopio sottomarino esplora il cielo grazie a due rivelatori: Arca (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss), che ha visto il neutrino da record, e Orca (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss), che studia le proprietà fondamentali dei neutrini. Posizionate a circa 100 metri l’una dall’altra sul fondale marino, sono alte 700 metri e ciascuna è composta da 18 moduli ottici digitali, ognuno con 31 fotomoltiplicatori. Un cavo sottomarino permette di trasmettere i dati alla stazione di terra dei Laboratori Nazionali del Sud dell’Infn. Il rivelatore Orca invece si trova alla profondità di 2.450 metri, a circa 40 chilometri dalla costa di Tolone, in Francia. I dati che raccoglie vengono inviati inviati alla stazione di terra di La Seyne Sur Mer.