Takaaki Kajita e Arthur B. McDonald hanno vinto il Nobel per la Fisica 2015

Takkaki Kajita e Arthur B. McDonald lo hanno vinto per le loro ricerche sulle oscillazioni delle particelle subatomiche, che hanno dimostrato l'esistenza della loro massa

Il premio Nobel per la Fisica 2015 è stata assegnato a Takaaki Kajita e Arthur B. McDonald per le loro ricerche sulle oscillazioni delle particelle subatomiche chiamate neutrini, che hanno dimostrato l’esistenza di una loro massa. La loro scoperta ha cambiato il modo in cui viene studiata la materia e, in futuro, potrebbe essere essenziale per capire come funziona l’Universo.

Cosa sono i neutrini

In ogni istante della nostra esistenza siamo attraversati da migliaia di miliardi di neutrini, non li possiamo vedere e viaggiano quasi alla velocità della luce: sono particelle subatomiche elementari con una massa piccolissima e carica elettrica nulla. Una particella subatomica è una dei vari tipi di particelle che messe insieme costituiscono l’atomo. Secondo i ricercatori parte dei neutrini rilevabili oggi si formarono durante il Big Bang, mentre altri si formano di continuo in diversi altri processi nello Spazio e sulla Terra stessa: esplosioni di stelle, reazioni negli impianti nucleari o più banalmente durante il decadimento radioattivo di alcuni elementi. Quelli che dallo Spazio arrivano sulla Terra sono di solito nati nel Sole, il reattore nucleare più grande in prossimità del nostro pianeta. Dopo i fotoni, cioè le particelle di luce, i neutrini sono le particelle più diffuse in tutto l’universo.

Le conoscenze dei ricercatori sui neutrini derivano dagli studi degli ultimi decenni, prima non era nemmeno certo che queste particelle esistessero. Il primo a ipotizzare con calcoli e modelli la loro esistenza fu Wolfgang Pauli negli anni Trenta, che però per lungo tempo fu scettico sulla bontà delle sue ipotesi. In seguito l’italiano Enrico Fermi estese gli studi di Pauli e si arrivò alla definizione di neutrino. Ci vollero poi più di 25 anni per dimostrarne l’esistenza, e furono i fisici statunitensi Frederick Reines e Clyde Cowan a rendersene conto, confermando che il neutrino in effetti esisteva davvero.

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Negli anni seguenti i ricercatori iniziarono a studiare le caratteristiche dei neutrini, provando a calcolare il numero teorico di neutrini creati nelle reazioni nucleari che si verificano nel Sole. Il problema è che quando misuravano la quantità di neutrini arrivati sulla Terra dalla nostra stella, mancava sempre circa un terzo delle particelle, e nessuno sapeva dire dove fossero finite. Inizialmente si pensò che fossero sbagliati i calcoli, altri ricercatori fecero un’ipotesi diversa: i neutrini si modificano e cambiano la loro identità diventando tipi diversi di neutrini (elettronico, muonico, tauonico). Per anni fu impossibile dimostrare questa nuova teoria, poi le cose cambiarono con la realizzazione di osservatori di neutrini più evoluti e schermati con impianti sottoterra, condizione essenziale per escludere interferenze.

Gli osservatori Super-Kamiokande in Giappone e il Sudbury Neutrino Observatory nell’Ontario (Canada) permisero nella seconda metà degli anni Novanta di dimostrare la mutazione dei neutrini, la scoperta che oggi è valsa il Nobel per la Fisica a Takaaki Kajita e Arthur B. McDonald. Il loro lavoro ha aggiunto un pezzo essenziale alla comprensione della fisica delle particelle, portando alla realizzazione di nuovi test e ricerche. La conclusione più importante è stata che i neutrini devono per forza avere una massa, altrimenti non potrebbero andare incontro alle loro mutazioni.

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Takaaki Kajita è nato nel 1959 a Higashimatsuyama, Giappone, e ha conseguito il dottorato nel 1986 presso l’Università di Tokyo, dedicandosi in seguito alla ricerca come direttore dell’Istituto per le ricerche sui raggi cosmici della stessa Università. Nel 1998 ha scritto una ricerca fondamentale sulla mutazione dei neutrini, catturati nell’osservatorio Super-Kamiokande, dove vengono studiati i neutrini che si formano nelle reazioni tra i raggi cosmici e l’atmosfera terrestre.

Arthur B. McDonald è nato a Sydney, in Canada, nel 1943 e ha conseguito il suo dottorato di ricerca presso il California Institute of Technologu di Pasadena, in California. Presso il Sudbury Neutrino Observatory ha studiato i neutrini provenienti dal Sole con il suo gruppo di ricerca, trovando prova della mutazione dei neutrini.

L’anno scorso il premio Nobel per la Fisica era stato assegnato a Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura per la per la loro invenzione dei LED (diodo a emissione luminosa) a luce blu, che hanno permesso di realizzare sistemi di illuminazione a basso consumo energetico.

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