La strana storia del neutrino

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1 La strana storia del neutrino Antonio Ereditato Università di Berna con la collaborazione di Federico Scampoli Scuola Media Carducci-Purgotti, Perugia A.Ereditato - Perugia

2 Zoo delle particelle elementari: elettroni, protoni, neutroni, fotoni, quarks, e. NEUTRINI A.Ereditato - Perugia

3 Il neutrino è associato a numeri piccolissimi e grandissimi: un indice della sua speciale natura? A.Ereditato - Perugia

4 La storia del misterioso neutrino comincia, come per tutti noi, con la sua nascita A.Ereditato - Perugia

5 Il decadimento nucleare beta verso l inizio del secolo scorso Nucleo B elettrone Nucleo A A.Ereditato - Perugia

6 Pauli (1930) e il disperato rimedio del neutrone A.Ereditato - Perugia

7 Decadimento radioattivo beta dopo Pauli: Nucleo A Nucleo B + elettrone + NEUTRONE! Nucleo B e A.Ereditato - Perugia

8 Fermi (1933) e la prima teoria del neutrino A.Ereditato - Perugia

9 Qualche caratteristica del neutrino (ai tempi di Fermi) Particella di massa nulla o quasi nulla Neutra elettricamente Fermione (dotata di spin ): una trottola fatta di nulla!? Piccolissima probabilità di interazione con la materia: può percorrere decine di anni luce di materia senza interagire!!! Per questo ci vollero 25 anni per scoprirlo A.Ereditato - Perugia

10 Ma come si rivela un neutrino? Attraverso la sua interazione con la materia µ µ e e A.Ereditato - Perugia

11 Reines e Cowan (1956) A.Ereditato - Perugia

12 Neutrini artificiali? = 100 miliardi di miliardi A.Ereditato - Perugia

13 Appena scoperto, il neutrino ci aiutò a risolvere un vecchio problema: E possibile distinguere la destra dalla sinistra? Ovvero: possiamo distinguere il mondo nello specchio dal modo reale? I neutrini e la violazione della parità A.Ereditato - Perugia

14 Realtà: neutrino che ruota in senso orario Immagine dello specchio: un neutrino che ruota in senso antiorario NON ESISTE!!!! A.Ereditato - Perugia

15 Ma da dove vengono i neutrini, e quanti ce ne sono? un secondo dopo il Big Bang. A.Ereditato - Perugia

16 Esplosione della Supernova 1987a 22 Febbraio Febbraio 1987 A.Ereditato - Perugia

17 Una supernova emette in un minuto l energia emessa dal Sole in duecento anni. Per giorni, l oggetto piu splendente della notte! E i neutrini?? Solo lo 0.1% dell energia dell esplosione va in luce il 99.9% va in neutrini! Il 23 Febbraio 1987 ciascun essere umano fu attraversato da miliardi di quei neutrini. Un milione di persone ebbero uno di tali neutrini interagente nel loro corpo! A proposito, siamo figli delle stelle.o delle supernove?? A.Ereditato - Perugia

18 Masatoshi Koshiba Premio Nobel nel 2002 per l introduzione dell astronomia con neutrini (rivelazione dei neutrini provenienti da SN1987A) A.Ereditato - Perugia

19 Astronomia con neutrini A.Ereditato - Perugia

20 miliardi. Il mistero dei neutrini solari A.Ereditato - Perugia

21 40000 Gigawatt. A.Ereditato - Perugia

22 I neutrini e l Uomo A.Ereditato - Perugia

23 La massa del neutrino è almeno 1 milione di volte più piccola di quelle dell elettrone! A.Ereditato - Perugia

24 Il neutrino è una particella di Dirac o di Majorana? = A.Ereditato - Perugia

25 Neutrini, altalene, e antimateria Uno dei nostri neutrini leggeri Un neutrino super-pesante esistito solo ai primi istanti di vita dell universo A.Ereditato - Perugia

26 Bruno Pontecorvo (Dubna 1984) A.Ereditato - Perugia

27 Studiare le oscillazioni di neutrino: ad esempio, partire con dei neutrini mu e rivelare dei neutrini tau A.Ereditato - Perugia

28 Come si fa un fascio di neutrini? A.Ereditato - Perugia

29 dal CERN al Gran Sasso (passando attraverso la terra) µ A.Ereditato - Perugia

30 Il laboratorio sotterraneo del Gran Sasso dell INFN CERN LNGS 1400 m OPERA A.Ereditato - Perugia

31 Il rivelatore per neutrini OPERA A.Ereditato - Perugia

32 >10 anni dalla proposta originaria dell esperimento

33 Primo evento candidato di OPERA indicante l apparizione di un neutrino tau (Giugno 2010) A.Ereditato - Perugia

34 A.Ereditato - Perugia

35 E come se non bastasse. A.Ereditato - Perugia

36 23 Settembre 2011 A.Ereditato - Perugia

37 velocità = spazio / tempo SATELLITE GPS neutrini A.Ereditato - Perugia

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39 A.Ereditato - Perugia

40 Conclusione (temporanea): I neutrini del CNGS sembrano arrivare ~ 60 ns prima di quanto impiegherebbe la luce (con una incertezza di ± 10 ns) Differenza relativa nella velocità (neutrini-luce) di ~ 2.4x10-5 A.Ereditato - Perugia

41 Necessarie conferme indipendenti! Recentissimi risultati con un differente fascio di neutrini dal CERN al rivelatore OPERA A.Ereditato - Perugia

42 50 millisecondi! ns Fascio standard Fascio dedicato A.Ereditato - Perugia

43 I nuovi risultati sembrano confermare i precedenti, e allo stesso tempo permettono di escludere una serie di possibili errori sistematici Affaire a suivre A.Ereditato - Perugia

44 Newton Einstein A.Ereditato - Perugia

45 Bassa probabilità di interazione Grande presenza nell Universo Piccolissima massa violazione della parità Particella di Dirac o di Majorana? Supremazia della materia sull antimateria Mescolamento e oscillazioni Velocità superluminale?. Misteri del neutrino? E solo la misura della nostra ignoranza! Ciò che conosciamo è una goccia. Ciò che ignoriamo è un oceano Isacco NEWTON A.Ereditato - Perugia Grazie per l attenzione! 45