{"id":8718,"date":"2020-06-17T22:54:02","date_gmt":"2020-06-17T20:54:02","guid":{"rendered":"https:\/\/home.infn.it\/it\/comunicazione\/comunicati-stampa\/4045-laboratori-del-gran-sasso-xenon1t-osserva-un-inatteso-eccesso-di-eventi-trizio-assioni-solari-o-momento-magnetico-del-neutrino"},"modified":"2020-06-17T22:58:26","modified_gmt":"2020-06-17T20:58:26","slug":"lngs-xenon1t-osserva-un-inatteso-eccesso-di-eventi-trizio-assioni-solari-o-momento-magnetico-del-neutrino-infn","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cielipiemontesi.it\/?p=8718","title":{"rendered":"LNGS, XENON1T OSSERVA UN INATTESO ECCESSO DI EVENTI: TRIZIO, ASSIONI SOLARI O MOMENTO MAGNETICO DEL NEUTRINO? – INFN"},"content":{"rendered":"
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\"xenon<\/p>\n

XENON1T, uno degli esperimenti di punta nella ricerca diretta della materia oscura, operativo dal 2016 al 2018 presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell\u2019INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, ha presentato oggi, 17 giugno, nel corso di un seminario online dai LNGS, l\u2019analisi dei suoi ultimi dati, mostrando un inatteso eccesso di eventi. La natura di questo eccesso, che potrebbe anche essere dovuto a una semplice fluttuazione statistica, non \u00e8 ancora del tutto compresa, perch\u00e9 ha caratteristiche che lo rendono compatibile con varie ipotesi.<\/p>\n

\u201cL\u2019eccesso che abbiamo osservato \u2013 spiega Elena Aprile,<\/strong> professoressa della Columbia University, che \u00e8 a capo del progetto XENON \u2013 potrebbe essere dovuto a una minuscola presenza di trizio, un isotopo dell\u2019idrogeno. Ma potrebbe anche essere un segnale di qualcosa di molto pi\u00f9 eccitante che ci porterebbe oltre il Modello Standard, come l\u2019esistenza di nuove particelle, per esempio gli assioni solari. Oppure, altra ipotesi interessante, potrebbe coinvolgere nuove propriet\u00e0 dei neutrini\u201d, conclude Aprile.<\/p>\n

Il risultato di XENON1T testimonia il valore delle soluzioni tecnologiche adottate e sviluppate dalla collaborazione e le straordinarie potenzialit\u00e0 del rivelatore, che si conferma il pi\u00f9 sensibile al mondo nella ricerca diretta di materia oscura, e in generale nella ricerca di diversi eventi rari, assicurando ai Laboratori del Gran Sasso la leadership mondiale in questo filone di ricerca.<\/p>\n

\u201cPer comprendere meglio la natura di questo eccesso sar\u00e0 determinante il potenziamento del rivelatore \u2013 sottolinea Marco Selvi<\/strong>, responsabile nazionale INFN dell\u2019esperimento \u2013\u00a0 con la nuova fase chiamata XENONnT\u201d. \u201cGrazie all\u2019aiuto dello staff dei LNGS e del nostro personale sul posto, l\u2019attuale emergenza sanitaria non ci ha mai fermati, solo un po\u2019 rallentati: XENONnT sar\u00e0 in acquisizione dati entro la fine dell\u2019anno\u201d, sostiene Selvi.<\/p>\n

Il contesto
\n<\/strong>La maggior parte della materia presente nel nostro universo non \u00e8 la materia ordinaria di cui \u00e8 fatto tutto ci\u00f2 che conosciamo, ma \u00e8 la cosiddetta materia oscura. Ipotizzata per spiegare fenomeni gravitazionali osservati nell\u2019universo, pur essendo ben cinque volte pi\u00f9 abbondante della materia ordinaria e nonostante vi siano molti esperimenti in tutto il mondo che stanno cercando di rivelare le sue tracce, ad oggi la materia oscura sfugge ancora alla conferma sperimentale. Fino ad ora gli scienziati hanno ottenuto indicazioni della presenza della materia oscura solo in maniera indiretta: una scoperta definitiva deve ancora essere realizzata. L\u2019esperimento XENON1T \u00e8 un rivelatore basato sulla tecnologia dello Xenon liquido, ed ha come principale obiettivo scientifico proprio l\u2019osservazione in modo diretto dell\u2019interazione di particelle di materia oscura con la materia ordinaria che compone il rivelatore. Vi sono varie ipotesi teoriche sulla natura della materia oscura e dunque varie particelle candidate a costituirla. Tra queste le cosiddette WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), che sono quelle ricercate in particolare da XENON1T. Finora l\u2019esperimento ha ottenuto i limiti pi\u00f9 stringenti sulla loro probabilit\u00e0 di interazione con la materia ordinaria, su un ampio spettro di possibili masse di WIMP. In aggiunta a questo candidato, XENON1T \u00e8 sensibile anche ad altri tipi di particelle e interazioni che possono spiegare altri problemi aperti in fisica e astrofisica. Nel 2019, per esempio, sempre con i dati di XENON1T gli scienziati hanno pubblicato in copertina su Nature<\/em> la misura del pi\u00f9 raro decadimento nucleare che sia mai stato osservato direttamente.<\/p>\n

La misura
\n<\/strong>XENON1T contiene 3,2 tonnellate di xenon liquido ultra-puro, di cui 2 t sono racchiuse nella zona sensibile del rivelatore. Quando una particella interagisce con lo xenon genera un debole segnale luminoso e libera alcuni elettroni, in questo modo pu\u00f2 essere rivelata. La maggior parte di queste interazioni \u00e8 dovuta a particelle la cui esistenza \u00e8 nota. Gli scienziati hanno quindi potuto calcolare in modo molto preciso il numero atteso di questi eventi di \u201cfondo\u201d, che \u00e8 risultato essere il pi\u00f9 basso mai ottenuto in un esperimento di questo tipo. Quando i dati di XENON1T sono stati messi a confronto con il fondo atteso, si \u00e8 osservato un eccesso di 53 eventi rispetto ai 232 che ci si aspettava di osservare. L\u2019eccesso \u00e8 presente soprattutto a bassa energia, al di sotto di 7 keV, ed \u00e8 dovuto a eventi distribuiti uniformemente nel volume sensibile del rivelatore e lungo il periodo di acquisizione dati.<\/p>\n

Le possibili spiegazioni
\nTrizio<\/strong>. Questo eccesso pu\u00f2 risiedere in una nuova sorgente di fondo, non considerata inizialmente nella stima, dovuta a una piccola quantit\u00e0 di trizio. Il trizio, che pu\u00f2 essere presente naturalmente in piccole tracce nei materiali, \u00e8 un isotopo dell\u2019idrogeno che decade spontaneamente emettendo un elettrone con energia simile a quanto osservato. Sarebbe sufficiente anche solo la presenza di pochi atomi di trizio su 1025<\/sup> atomi di xenon per spiegare l\u2019eccesso osservato. Al momento non ci sono misure indipendenti che permettano di confermare o confutare la presenza di trizio nel rivelatore, quindi una risposta definitiva a questa spiegazione non \u00e8 ancora possibile.<\/p>\n

Assioni solari<\/strong>. Un\u2019altra spiegazione, molto pi\u00f9 eccitante, potrebbe essere l\u2019esistenza di una nuova particella. Infatti, l\u2019eccesso osservato ha uno spettro energetico simile a quello previsto nel caso di assioni prodotti nel Sole. Gli assioni sono una ipotetica particella proposta per spiegare una particolare simmetria nelle interazioni nucleari forti (cio\u00e8 le forze che tengono assieme i nuclei degli atomi), e il Sole potrebbe essere una potente sorgente di queste particelle. Gli assioni solari non sono candidati a costituire la materia oscura, ma la loro scoperta segnerebbe la prima osservazione di una classe di particelle ben motivata teoricamente e ancora mai osservata, con un grande impatto nella comprensione della fisica delle particelle e dei fenomeni astrofisici. Se fosse confermato, questo risultato avrebbe un grande impatto anche per la ricerca di materia oscura in quanto gli assioni, questa volta prodotti nell\u2019universo primordiale, rappresentano un possibile candidato per la sua costituzione.<\/p>\n

Momento magnetico del neutrino<\/strong>. In alternativa l\u2019eccesso potrebbe anche essere dovuto ai neutrini, miliardi dei quali attraversano indisturbati il nostro corpo ogni secondo. Questa interpretazione implicherebbe che il momento magnetico del neutrino \u2013 una propriet\u00e0 delle particelle elementari legata al loro spin \u2013 sia pi\u00f9 grande di quanto previsto dal modello Standard. E ci\u00f2 sarebbe una forte indicazione in favore di un nuovo modello fisico per spiegare il fenomeno.<\/p>\n

Delle tre possibili spiegazioni considerate dalla collaborazione XENON, l\u2019eccesso osservato presenta un accordo migliore con un segnale di assioni solari. In termini statistici, l\u2019ipotesi degli assioni solari ha una significanza di 3,5 sigma, pari a circa una probabilit\u00e0 di 2 su 10.000 che l\u2019eccesso sia dovuto a una fluttuazione casuale del fondo, anzich\u00e9 a un nuovo segnale. Sebbene questa significanza sia piuttosto elevata, non \u00e8 per\u00f2 ancora sufficiente per concludere la definitiva osservazione degli assioni solari. La significanza delle ipotesi trizio e momento magnetico del neutrino corrisponde a 3,2 sigma, quindi anch\u2019esse sono ben compatibili con i dati sperimentali.<\/p>\n

Il contributo italiano
\n<\/strong>I gruppi INFN, coordinati da Marco Selvi della sezione INFN di Bologna, e guidati da Gabriella Sartorelli (Universit\u00e0 di Bologna), Walter Fulgione (INFN-LNGS), Giancarlo Trinchero (INFN-Torino), Michele Iacovacci (Universit\u00e0 di Napoli) e Guido Zavattini (Universit\u00e0 di Ferrara) fanno parte del progetto XENON1T fin dal suo inizio, nel 2009. I gruppi italiani sono responsabili della progettazione, costruzione e funzionamento del sistema di veto di muoni, all\u2019interno dello schermo di acqua, che \u00e8 cruciale per la riduzione dei fondi ambientali e di quelli dovuti alla radiazione cosmica residua. Hanno progettato e realizzato le varie infrastrutture presso i LNGS, e guidano il gruppo di simulazione Monte Carlo per la predizione e ottimizzazione delle prestazioni del rivelatore, e per la stima delle varie sorgenti di fondo. Sono coinvolti in diversi aspetti dell\u2019analisi dati che ha portato a questi risultati di XENON1T, in particolare il calcolo del fondo previsto. Inoltre l\u2019INFN \u00e8 coinvolta anche nell\u2019attuale estensione del progetto, con il rivelatore XENONnT in fase di installazione presso i LNGS. In particolare, i gruppi italiani sono responsabili della simulazione Monte Carlo e della progettazione e realizzazione di un nuovo rivelatore di veto per i neutroni. Partecipano, inoltre, alla purificazione dello xenon, e alla infrastruttura di calcolo dell\u2019esperimento tramite il CNAF.<\/p>\n

Il prossimo futuro
\n<\/strong>In questo momento la collaborazione XENON sta procedendo al potenziamento dell\u2019esperimento ai Laboratori del Gran Sasso: il successore di XENON1T, chiamato XENONnT, avr\u00e0 una massa di xenon 3 volte maggiore e un fondo atteso ulteriormente ridotto rispetto a XENON1T. Con i futuri dati di XENONnT, la collaborazione XENON si aspetta di scoprire se l\u2019attuale eccesso \u00e8 dovuto a una semplice fluttuazione statistica, a una nuova componente del fondo, o a qualcosa di pi\u00f9 interessante: un segnale di una nuova particella o un\u2019interazione al di l\u00e0 del modello Standard.<\/p>\n

LINK
\nL\u2019esperimento XENON1T<\/a>
\nI Laboratori INFN del Gran Sasso<\/a>
\nLa costruzione di XENON1T ai LNGS<\/a><\/strong> (filmato)
\nXENON sui social Facebook<\/a><\/strong>, Instagram<\/a><\/strong>, Twitter<\/a><\/strong><\/p>\n<\/div>\n

Source: LNGS, XENON1T OSSERVA UN INATTESO ECCESSO DI EVENTI: TRIZIO, ASSIONI SOLARI O MOMENTO MAGNETICO DEL NEUTRINO? \u2013 INFN<\/a><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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