Cosa sono i Neutrini
I neutrini sono particelle subatomiche estremamente leggere e sfuggenti. Appartengono alla grande famiglia dei leptoni, come gli elettroni, ma a differenza di questi non hanno carica elettrica e interagiscono pochissimo con la materia. Ogni secondo, miliardi di neutrini attraversano il tuo corpo senza che tu te ne accorga: passano attraverso pianeti, stelle e galassie quasi come se fossero invisibili.
I neutrini esistono in tre “sapori”, cioè tre tipi diversi: elettronico, muonico e tauonico. Il sapore dipende dal processo con cui un neutrino viene creato, ma questa caratteristica è affatto fissa! Infatti i neutrini possono oscillare, cioè trasformarsi l’uno nell’altro mentre viaggiano nello spazio. Questa proprietà affascinante è una delle prove che i neutrini hanno una piccola ma non nulla massa, una scoperta che ha cambiato la nostra comprensione dell’universo.
Il Fenomeno dell’Oscillazione
Negli anni ‘60, l’esperimento Homestake negli Stati Uniti ha osservato i neutrini elettronici provenienti dal Sole. Il rivelatore consisteva in una grande vasca piena di un liquido speciale nascosta in una miniera sotterranea per evitare interferenze. Ma i risultati erano sconcertanti: arrivava solo un terzo dei neutrini previsti dai calcoli. Sembrava che qualcosa non andasse con le teorie o con l’esperimento stesso.
La risposta è arrivata molti anni dopo grazie al rivelatore giapponese Kamiokande (e il suo successore Super-Kamiokande). Questo enorme serbatoio d’acqua situato sotto una montagna, poteva rilevare non solo i neutrini elettronici, ma anche quelli di altri sapori. Gli scienziati hanno così scoperto che i neutrini elettronici prodotti dal Sole non erano affatto scomparsi, ma cambiavano sapore mentre viaggiavano verso la Terra! Questo fenomeno è stato chiamato oscillazione dei neutrini.
In altre parole, i neutrini elettronici partivano dal Sole, ma durante il viaggio si trasformavano in neutrini muonici o tauonici, che Homestake non era in grado di rivelare. Questo ha spiegato il mistero e ha portato a una grande scoperta: i neutrini hanno una massa, anche se piccolissima, e possono cambiare natura mentre viaggiano.
L’oscillazione dei neutrini può avvenire sia su distanze brevi che lunghe, a seconda dell’energia dei neutrini e della loro distanza dal punto in cui vengono prodotti.
Oscillazioni a corto raggio: Si studiano con esperimenti che producono neutrini in laboratorio (con un reattore nucleare o con un acceleratore di particelle) e li osservano dopo pochi chilometri. Un esempio è l’esperimento OPERA, presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, che osservava i neutrini prodotti tramite un acceleratore di protoni al CERN di Ginevra.
Oscillazioni a lungo raggio: Queste oscillazioni avvengono su distanze cosmiche, come tra il Sole e la Terra o nei raggi cosmici che colpiscono l’atmosfera. Gli esperimenti come Super Kamiokande in Giappone, SNO in Canada e IceCube in Antartide studiano questo fenomeno.
Il Gioco
Neutrino Chess è un gioco astratto, categoria in cui ricadono scacchi, dama, go e giochi simili, per due giocatori. Un giocatore controlla i Neutrini e l’altro gli Anti-Neutrini. Ogni giocatore inizia con 5 pedine Neutrino e 1 pedina Re Neutrino. A turno i giocatori muovono una pedina sul tabellone, con l’obiettivo di catturare tutte le pedine dell’avversario oppure dare lo scacco matto.
Proprio come i neutrini veri, anche le pedine esistono in 3 possibili sapori: elettronico, muonico e tauonico. Il loro movimento sul tabellone è ispirato al fenomeno dell’oscillazione di sapore.
Le nostre pedine potranno muoversi sul tabellone di 1 o 2 caselle, per simulare rispettivamente oscillazioni a corto e lungo raggio. La nostra pedina cambierà quindi di sapore in base alle caselle viaggiate e al suo sapore prima di muoversi.
Credits
Gioco e Illustrazioni – Andrea Ciarma
Riferimenti e altro materiale
[1] E. Sempio – Articolo e link (possibilmente open, possibilmente in italiano)