La collaborazione internazionale T2K - di cui fa parte l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare con le sedi di Bari, Napoli, Padova e Roma - conferma di aver osservato un nuovo tipo di oscillazione del neutrino, tra due dei suoi stati, o sapori, previsti teoricamente, il muonico e l'elettronico.
L'annuncio è stato dato oggi nel corso della conferenza European Physical Society, confermando i dati preliminari ottenuti dallo stesso esperimento nel 2011, ma con una mole di dati superiore di 3.5 volte e con una significanza statistica di 7.5 sigma, cinque punti più alta di due anni fa.
Un valore così alto di significatività statistica esclude che si possa trattare di un altro fenomeno: dopo l'osservazione dell'oscillazione da muonico a tauonico - nel 1998 e nel 2010, grazie all'esperimento OPERA - è confermato anche il secondo processo di trasformazione del neutrino previsto da Bruno Pontecorvo nel 1957.

Nell’esperimento T2K, i neutrini si muovono dal complesso di acceleratori JPARC situato presso il villaggio di Tokai sulla costa est del Giappone, fino a 295 km di distanza verso il rivelatore Super-Kamiokande, nelle miniere di Kamioka, sulla costa ovest. Il rivelatore ha osservato molti più neutrini elettronici rispetto a quelli attesi in assenza del fenomeno di interazione quantistica: 28  contro 4,6.

"Il risultato di T2K è di grande rilevanza per due aspetti", ha dichiarato Antonio Masiero, vicepresidente dell'INFN "Da una parte, è la prima volta che abbiamo una chiara evidenza  sperimentale che, durante un viaggio di qualche centinaio di chilometri, in un fascio composto solo da neutrini di tipo muonico compaiono dei neutrini di tipo elettronico; dall’altra, il risultato di T2K offre promettenti prospettive per la scoperta, in un giorno non troppo lontano, di un affascinante fenomeno mai visto sinora nel mondo dei neutrini, la cosiddetta violazione della simmetria CP. Quest’ultima potrebbe essere la causa ultima della prevalenza della materia sull’antimateria nei primissimi istanti dell’Universo dopo il Big Bang".

I gruppi Italiani di T2K hanno partecipato al design e alla realizzazione delle 3 grandi camere a deriva di nuova generazione di uno dei due rivelatori, oltre a progettare il ripristino - in un viaggio dal CERN al Giappone - di quel magnete che venne utilizzato nell'esperimento che valse il premio Nobel a Carlo Rubbio nel 1983.

Prossimo obiettivo, la ricerca sistematica degli effetti quantistici analoghi alle oscillazioni del neutrino, raccogliendo dati per una quantità 10 volte superiore. Nell'esperimento T2K, che continuerà ad avere un ruolo di primo piano, si prevede di inviare tra J-PARC a Super-Kamiokande anche anti-neutrini.

T2K experiment

L’esperimento T2K è stato costruito ed è costantemente monitorato da una collaborazione internazionale composta da oltre 400 fisici provenienti da 59 differenti istituzioni e 11 diversi paesi su 3 continenti (Canada, Francia, Germania, Giappone,Italia, Polonia, Regno Unito,Russia, Spagna,Stati Uniti,Svizzera).  I costi relativi all’esperimento e alle infrastrutture necessarie ad esso associate sono state in buona parte  realizzate grazie al  Ministero Giapponese per l’Educazione, Cultura, Sport, Scienze e Tecnologie (MEXT) ma contributi significativi sono anche venuti dalle agenzie finanziatrici dei paesi partecipanti. In particolare: NSERC, NRC e  CFI, Canada; CEA e  CNRS/IN2P3, Francia; DFG, Germania; INFN, Italia; Ministero delle Scienze e dell’Educazione Superiore, Polonia; RAS, RFBR e  Ministero dell’Educazione e delle Scienza della Federazione Russa; MICINN e CPAN, Spagna; SNSF e SER, Svizzera; STFC, Regno Unito; DOE, USA.

Questa scoperta non sarebbe stata possibile senza l’ostinato e instancabile sforzo del personale del complesso di J-PARC che in soli 11 mesi è riuscito a ripristinare e rimettere in funzione l’intera struttura dopo il devastante terremoto dell’11 marzo 2011 permettendo all’esperimento T2K di riprendere la presa dati bruscamente interrotta.