Un esperimento per risolvere l'ultimo mistero di Majorana


  • L'AQUILA - Ettore Majorana, scomparso nel nulla. Il neutrino da lui descritto, mai apparso negli esperimenti. E sullo sfondo, un universo oscuro, formato al 95 per cento da materia la cui natura ci è ignota. Per fare luce su questi misteri, gli scienziati del Laboratorio nazionale del Gran Sasso sono scesi dove è buio e silenzio. Ieri nelle viscere della montagna è partito un esperimento chiamato "Gerda". È stato acceso cioè un grande orecchio che cercherà di captare il "neutrino di Majorana": una particella tanto piccola e sfuggente quanto essenziale per dare forma all'architettura della materia, e quindi dell'universo.

    Ettore Majorana descrisse questo neutrino in un modello teorico, giudicandolo essenziale per spiegare alcuni "passi" della danza degli atomi nel cosmo. Poi scomparve nel nulla nel 1938. La sua teoria fin da subito dovette vedersela con una versione rivale, elaborata dal fisico inglese Paul Dirac. Secondo lo scienziato italiano i neutrini  -  particelle tanto diffuse che 60 miliardi di esse attraversano in un secondo ogni centimetro della nostra pelle senza produrre effetti, né farsi influenzare nella loro corsa  -  hanno una massa, ancorché piccola. Contribuiscono dunque al "peso" complessivo dell'universo influendo sul movimento degli astri. Dirac sosteneva invece che il neutrino è una particella priva di massa: non c'è spazio per lui - secondo lo scienziato inglese - nei calcoli sulle rotazioni di stelle e galassie.

    Oggi sappiamo che l'ipotesi di Dirac è sbagliata: i neutrini hanno una massa  -  anche se il suo valore è sconosciuto  -  e vari esperimenti lo hanno confermato. Ma nessuno ha ancora dimostrato che la teoria di Majorana sia giusta. Gerda, che parte oggi e rimarrà in ascolto per una decina circa di anni, conta di riuscirci.
    Il grande apparecchio è gestito dagli scienziati dell'Istituto nazionale di fisica nucleare e da vari istituti tedeschi, svizzeri e russi. Il suo interno è forse il luogo più tranquillo dell'universo. Il lavoro degli scienziati si è concentrato infatti  nell'eliminare le radiazioni che pervadono l'ambiente e che creerebbero un fastidioso rumore di fondo nell'esperimento.

    La montagna (i laboratori sono 1.400 metri sotto la roccia) protegge l'esperimento dai raggi cosmici. E per schermare i rivelatori (grandi come lattine) dalla radioattività della pietra, il cuore di Gerda è stato immerso in un serbatoio alto 6 metri e largo 4 di argon liquido a sua volta immerso in una cisterna d'acqua di 10 metri di diametro e 10 d'altezza. Il tutto è stato raffreddato a temperature prossime allo zero assoluto, in cui gli atomi sono praticamente immobili.

    In questo stato di quiete totale, all'interno di Gerda è inserito un cilindro di germanio purissimo. Di questo elemento è stato scelto un isotopo che ha una caratteristica particolare: i neutroni del suo nucleo tendono a trasformarsi - due alla volta - in una coppia di protoni e una coppia di elettroni. Questo fenomeno prende il nome di "doppio decadimento beta". Se nella trasformazione non viene emessa nessun'altra particella (in particolare nessun neutrino), ma solo una scarica di energia, vorrà dire che Majorana aveva ragione: l'esperimento avrà confermato le teorie del fisico siciliano e la sua descrizione del neutrino troverà ufficialmente posto nella fisica.

    Paradossalmente, Gerda avrà dunque successo se riuscirà a non vedere i neutrini (ma dovrebbe comunque percepirne l'"ombra" sotto forma di energia). Ma l'attesa nella quiete del Gran Sasso non sarà breve: il doppio decadimento beta è un fenomeno molto raro e all'interno di Gerda dovrebbe avvenirne circa uno all'anno.

     

    ELENA DUSI (su La Repubblica del 09 novembre 2010)  

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