Gli astronomi che utilizzano l’osservatorio IceCube, sepolto nelle profondità del ghiaccio del Polo Sud, hanno rilevato sette particelle esotiche mentre attraversavano la Terra. I segnali suggeriscono che queste particelle siano neutrini tau astrofisici. Queste paarticelle agiscono come importanti messaggeri tra noi e eventi celesti potenti e ad alta energia. I neutrini sono particelle prive di carica e quasi prive di massa che attraversano il cosmo a velocità prossime a quelle della luce. Stranamente, a causa di questi parametri, i neutrini interagiscono a malapena con qualsiasi cosa. Circa 100 trilioni attraversano il nostro corpo ogni secondo.
I neutrini ad alta energia provenienti da sorgenti cosmiche ai margini della Via Lattea sono chiamati neutrini astrofisici e sono disponibili in tre: neutrini elettronici, neutrini muonici e neutrini tau. Tutte queste particelle sono incredibilmente sfuggenti ma a rilevarle è la missione di IceCube. Nel 2013, l’osservatorio ha effettuato la sua prima rilevazione di neutrini astrofisici. Ora sembra aver rilevato in particolare i neutrini tau astrofisici che potrebbero fungere da tipo completamente nuovo di messaggero cosmico.
“Il rilevamento di sette eventi candidati di neutrini tau nei dati, combinato con la quantità molto bassa di fondo atteso, ci consente di affermare che è altamente improbabile che i fondi cospirino per produrre sette impostori di neutrini tau”, ha affermato Doug Cowen, co-autore dello studio pubblicato su ArVix (rif.). “La scoperta dei neutrini tau astrofisici fornisce anche una forte conferma della precedente scoperta di IceCube del flusso diffuso di neutrini astrofisici”.
Intrappolato sotto il ghiaccio
Per rilevare i neutrini, IceCube utilizza stringhe di globi dorati chiamati moduli ottici digitali, o DOM, incorporati nel ghiaccio. In totale, l’osservatorio ha 5.160 DOM sepolti nelle profondità del ghiaccio antartico. Quando i neutrini interagiscano con le molecole del ghiaccio producano particelle cariche che emettono luce blu ed i DOM registrano questa luce. Nello specifico, quando i neutrini tau interagiscono con le molecole, creano emissioni luminose caratteristiche.
I neutrini possono essere rilevati in tempo reale da IceCube, ma la struttura attualmente non può farlo per i neutrini tau. La caccia a queste particelle esotiche cosmiche richiede l’analisi approfondita di un decennio di dati d’archivio. Il team per accorciare i tempi di analisi ha addestrato quelle che sono conosciute come reti neurali convoluzionali ottimizzate per la classificazione delle immagini per vagliare quasi 10 anni di dati IceCube raccolti tra il 2011 e il 2020 per dare la caccia alle firme dei neutrini tau.
Tutto questo ha portato alla rilevazione di sette forti candidati neutrini tau. Il team si riserva la possibilità che questi rilevamenti siano il prodotto di un’identificazione errata, ma Cowen ha spiegato che la possibilità ciò accada è solo 1 su 3,5 milioni. Per ottenere i risultati attuali hanno utilizzato solo tre stringhe di rilevatori DOM. Le analisi future invece si baseranno su più di queste stringhe. Ciò non solo aumenterà il campione di neutrini tau rilevati, ma potrebbe anche aiutare gli scienziati a eseguire il primo studio in assoluto su tre generazioni di queste particelle esotiche.
Comprendere le oscillazioni dei neutrini potrebbe essere la chiave per determinare come vengono generate queste particelle fantasma, quali eventi le fanno sfrecciare nello spazio e il motivo per cui passano alle generazioni successive nel tempo. “Tutto sommato, questa entusiasmante scoperta offre l’intrigante possibilità di sfruttare i neutrini tau per scoprire nuova fisica”, ha concluso Cowen.
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