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La misura di OPERA è solida, ma continuiamo i controlli

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Dopo aver accumulato per tre anni dati del fascio di neutrini che dal CERN vanno al rivelatore OPERA nei Laboratori del Gran Sasso, e diversi mesi di analisi e controlli, un risultato davvero inaspettato è emerso la scorsa settimana: il tempo di volo dei neutrini rilevato da OPERA sembra essere più breve di 20 parti per milione rispetto a quella della luce. I ricercatori, dopo un attento esame dei possibili errori statistici e sistematici, hanno deciso di rendere pubblica questa anomalia sorprendente con una serie di seminari e un articolo recentemente apparso su Arxiv. L'obiettivo ora è quello di andare avanti con una valutazione più ampia da parte della comunità scientifica, con la speranza di raccogliere idee, proposte e, infine, di avviare nuove misurazioni indipendenti per la comprensione degli effetti, e, si spera di portare alla conferma dell'esperimento.

Il rivelatore OPERA, presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS), è stato progettato per lo studio delle oscillazioni dei neutrini, ma è anche adatto a fornire una misura di precisione della velocità dei neutrini che percorrono i 730 km dal CERN di Ginevra ai Laboratori del Gran Sasso attraverso la crosta terrestre. Una misura del tempo di volo con piccole incertezze sistematiche è stato reso possibile da una serie di accurate tecniche di metrologia a cui hanno contribuito vari istituti specializzati europei. L'analisi dei dati si è basata su un ampio campione di circa 16.000 eventi di interazione dei neutrini rilevati da OPERA. La sensibilità della misura di (v-c)/c è di circa di un ordine di grandezza migliore rispetto ai precedenti esperimenti sui neutrini con acceleratore, in particolare all'esperimento MINOS nel fascio NUmI del Fermilab. Giusto per dare un'idea del livello di accuratezza raggiunto dai ricercatori, la distanza dei quasi 730 km di volo è stata determinata con un'incertezza globale di 20 cm, mentre la misura del tempo di volo è influenzata da un errore totale di circa 10 nanosecodi (miliardesimi di secondo).

I risultati indicano per i neutrini muonici CNGS con un'energia media di 17 GeV un tempo anticipato di arrivo dei neutrini rispetto a quello calcolato assumendo la velocità della luce nel vuoto di (60,7 ± 6,9 (stat.) ± 7.4 (sys.)) ns. Se trasformiamo questa misura in una differenza relativa della velocità dei neutrini muonici rispetto alla velocità della luce si ottiene: (v-c)/c = (2,48 ± 0,28 (stat.) ± 0,30 (sys.)) × 10-5, di una portata complessiva di 6,0 sigma. Si è pure investigata la possibile dipendenza di questa anticipazione temporale dall'energia dei neutrini ottenendo un risultato negativo, entro gli errori statistici.

Nonostante la grande significatività delle misure effettuate e i numerosi e accurati controlli svolti, l'impatto straordinario di questo risultato sulla fisica giustifica di procedere con grande attenzione e prudenza. 
Per questo motivo, da un lato i ricercatori di OPERA continueranno i loro studi finalizzati alla ricerca di eventuali effetti sistematici ancora sconosciuti che possano spiegare l'anomalia osservata, e d'altra parte continueranno a migliorare le misurazioni, aumentando le statistiche e cercando di metter capo a una migliore valutazione degli errori sistematici presenti.

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