Gli antineutrini sono tra le particelle più difficili da intercettare: viaggiano attraverso la materia come se non esistesse. Per vederli servivano, fino a ieri, enormi impianti sotterranei e anni di raccolta dati. Ora l’esperimento tedesco-svizzero CONUS+ dimostra che basta un rivelatore grande come una valigetta per catturare il fenomeno noto come scattering elastico coerente (CEvNS) da un reattore nucleare.
Perché il CEvNS è un game changer
In questa interazione, l’antineutrino colpisce l’intero nucleo atomico dandogli un “calcio” minuscolo ma rilevabile. È rarissimo, ma la probabilità di accadere è fino a 1000 volte superiore rispetto ai metodi classici come il decadimento beta inverso. Con il CEvNS diventa possibile lavorare con rivelatori da pochi chilogrammi, senza perdere sensibilità.
Dal COHERENT a CONUS+
La prima osservazione del CEvNS è arrivata nel 2017 negli Stati Uniti, con l’esperimento COHERENT al laboratorio di Oak Ridge. Ma c’era un trucco: quei neutrini erano ad alta energia e provenivano da una sorgente impulsata, quindi più facili da separare dal rumore. I reattori nucleari, invece, emettono antineutrini a bassa energia, e qui la sfida è molto più dura.
Il test al reattore di Leibstadt
A soli 20,7 metri dal nocciolo del reattore svizzero di Leibstadt, il team di Christian Buck ha installato quattro rivelatori al germanio ad alta purezza (HPGe) da circa 1 kg ciascuno, usando tre di essi per la prima raccolta dati. Soglia minima: 160 eV di energia di rinculo, un record per esperimenti di questo tipo. Il trucco per isolare il segnale? Registrare dati sia con il reattore acceso sia spento e sottrarre il fondo.
Risultato: in 119 giorni sono stati osservati 395 ± 106 eventi, perfettamente compatibili con le previsioni del Modello Standard (circa 347 eventi attesi) e con una significatività statistica di 3,7σ. Dal novembre 2024 il setup è stato potenziato con tre rivelatori da 2,4 kg ciascuno, così da aumentare la statistica e spingere ancora più in basso la soglia energetica.
Rumori di fondo e polemiche
Non tutti però applaudono. Juan Collar, fisico dell’Università di Chicago e autore di un precedente “forte indizio” di CEvNS da reattore nel 2022 (Dresden-II), sostiene che il segnale di CONUS+ potrebbe essere contaminato da rumori residui e che, se le sue stime fossero corrette, avrebbero dovuto vedere dieci volte più eventi.
Buck ribatte che a Leibstadt il fondo neutronico correlato al reattore è trascurabile e che la principale fonte di rumore, i neutroni cosmogenici, è ben controllata. Il confronto diretto arriverà presto: Collar sta per pubblicare i dati raccolti al reattore di Vandellòs, in Spagna.
Perché è importante per la fisica (e non solo)
Se il CEvNS da reattore è misurabile con rivelatori così compatti, si aprono scenari interessanti:
- Monitoraggio in tempo reale di impianti nucleari
- Esperimenti di nuova fisica a bassa energia
- Costi di infrastruttura ridotti rispetto ai mega-rivelatori sotterranei
Come ha detto Patrick Huber della Virginia Tech, il punto non è chi arriva primo, ma arrivare alla misura giusta. E al momento, molti fisici vedono in CONUS+ il risultato che aspettavano da anni.
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