A oltre 2 chilometri sotto terra, in un laboratorio canadese, si è verificato qualcosa di straordinario. Un lampo quasi impercettibile ha attraversato una vasca di acqua ultrapura, segnando la prima rilevazione di antineutrini mediante l’acqua. Queste particelle fantasma, generate da una centrale nucleare a 240 chilometri di distanza, potrebbero rivoluzionare il modo in cui monitoriamo l’attività dei reattori nucleari. Una scoperta che unisce la semplicità dell’acqua alla complessità della fisica quantistica.
Il rivelatore che ha fatto la storia
Nel cuore dell’Ontario, il laboratorio SNOLAB ospita SNO+, un gigantesco rivelatore sferico contenente 780 tonnellate di liquido. Durante la fase di calibrazione nel 2018, il detector era riempito con acqua ultrapura. Un dettaglio apparentemente insignificante che si è rivelato cruciale per questa scoperta rivoluzionaria nel campo degli antineutrini. La profondità del laboratorio non è casuale: più di 2 chilometri di roccia fungono da scudo naturale contro i raggi cosmici, permettendo ai ricercatori di ottenere segnali incredibilmente puliti e precisi. Questa caratteristica ha reso possibile la rilevazione di un fenomeno che fino ad ora sembrava impossibile da catturare con l’acqua.
La struttura del rivelatore è progettata per catturare la tenue luce Cherenkov: un po’ l’equivalente del “boom sonico” delle particelle che viaggiano più velocemente della luce nell’acqua. Un sistema sofisticato che ha dimostrato capacità ben oltre le aspettative iniziali.
La danza degli antineutrini, particelle “fantasma”
Gli antineutrini rappresentano uno dei misteri più affascinanti della fisica moderna. Sono le controparti delle particelle chiamate neutrini, ma hanno caratteristiche uniche che li rendono particolarmente difficili da studiare. A differenza di altre coppie particella-antiparticella, non possiedono carica elettrica, rendendo la loro distinzione un vero rompicapo per i fisici.
È intrigante che l’acqua pura possa essere usata per misurare antineutrini dai reattori e a distanze così grandi
ha commentato il fisico Logan Lebanowski dell’Università della California, Berkeley. Questa scoperta apre nuove possibilità per il monitoraggio delle centrali nucleari utilizzando materiali semplici e sicuri.
La rivoluzione dell’acqua ultrapura
Il successo di SNO+ nel rilevare gli antineutrini con acqua pura rappresenta una svolta significativa. I rivelatori Cherenkov ad acqua tradizionalmente faticano a catturare segnali sotto i 3 megaelettronvolt, ma SNO+ è riuscito a spingersi fino a 1,4 megaelettronvolt, con un’efficienza del 50% nella rilevazione di segnali a 2,2 megaelettronvolt.
L’analisi dei dati raccolti in 190 giorni (condensata in questo studio) ha rivelato un segnale che, con una probabilità del 99,7%, è stato prodotto da antineutrini. Questo risultato apparentemente modesto nasconde implicazioni rivoluzionarie per il futuro del monitoraggio nucleare.
Antineutrini, verso nuovi orizzonti scientifici
La scoperta, come accennavo prima, apre anche nuove strade nella comprensione fondamentale della fisica delle particelle. Una delle grandi domande irrisolte riguarda la natura stessa dei neutrini e antineutrini: sono la stessa particella? SNO+ sta cercando un rarissimo tipo di decadimento che potrebbe fornire la risposta.
Mi affascina pensare che un materiale comune come l’acqua possa diventare uno strumento così potente nella ricerca delle particelle più elusive dell’universo. È un promemoria che la natura nasconde ancora innumerevoli sorprese, pronte a essere scoperte da chi sa dove e come cercare.
