Un rivelatore di materia oscura misura i neutrini solari alle energie più basse mai raggiunte

Un rivelatore costruito per cercare la materia oscura ha misurato neutrini solari a energie inferiori rispetto a qualsiasi esperimento precedente. Lo strumento XENONnT ha esteso le osservazioni dirette fino a energie dei neutrini di circa 17 chiloelettronvolt, rilevando un segnale dominato dalle particelle create nelle reazioni di fusione che alimentano il Sole.

Situato a 1.400 metri di profondità sotto il massiccio del Gran Sasso, in Italia, il rivelatore contiene 5,9 tonnellate di xenon liquido altamente purificato. In rare occasioni, un neutrino di passaggio colpisce un elettrone nello xenon, producendo minuscoli lampi di luce e segnali elettrici. I ricercatori hanno ridotto e misurato con cura le interferenze provenienti da fonti come radon, piombo e cripton radioattivi, consentendo al debole segnale solare di raggiungere la soglia statistica di cinque sigma, convenzionalmente usata per dichiarare una scoperta nella fisica delle particelle.

Questi neutrini protone-protone, o pp, sono prodotti nelle fasi iniziali della principale catena di fusione del Sole. Misure più precise del loro flusso potrebbero quindi mettere alla prova le conoscenze degli scienziati su come viene generata l'energia nel nucleo solare.

Il risultato mostra inoltre quanto siano progredite le tecnologie per la ricerca della materia oscura. XENONnT non ha ancora trovato materia oscura, ma la sua crescente sensibilità sta rivelando altre rare interazioni tra particelle. I neutrini solari finiranno per diventare una fonte significativa di rumore di fondo nella ricerca della materia oscura, creando una difficoltà ma aprendo al contempo un fecondo campo di ricerca sui neutrini.