L'esperimento internazionale Cuore (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) condotto in Italia nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), è nato da una collaborazione scientifica che comprende circa 150 scienziati tra Italia, Cina, Francia e Stati Uniti ed è stato progettato per scoprire la possibile anomalia di un doppio decadimento beta senza emissione di neutrini.
In natura si osservano infatti dei decadimenti spontanei in cui all'interno del nucleo, due neutroni si trasformano in due protoni emettendo due elettroni e due antineutrini. Ma se in tale decadimento non dovessero essere emessi gli antineutrini, ciò indicherebbe che essi si sono annichiliti l'uno con l'altro. E questo è possibile solo se il neutrino è l'antiparticella di sé stesso, come ipotizzò nel 1937 il famoso fisico italiano Ettore Majorana.
Oliviero Cremonesi, docente del Dipartimento di Fisica e ricercatore dell’INFN, sezione di Milano Bicocca, è a capo del progetto, che vede coinvolti altri 16 fisici del Dipartimento di Fisica.
«Abbiamo più che quadruplicato i dati raccolti e pubblicati nel 2017 e siamo ora tra gli esperimenti più sensibili al mondo nella corsa alla scoperta di questo decadimento raro», spiega Oliviero Cremonesi.
I dati, in via di pubblicazione sulla rivista Physical Review Letters, sono stati raccolti fra aprile 2017 e luglio 2019. Essi rappresentano il più grande insieme di dati mai acquisiti da un esperimento per la ricerca del doppio decadimento beta basato su rivelatori a stato solido, che usa cristalli invece dei più comuni gas o liquidi.
«Il nostro rivelatore è acceso dal 2017, ma sono gli sforzi fatti negli ultimi due anni per ottimizzarne il funzionamento che ci hanno permesso di migliorarne le prestazioni, raggiungendo oggi un’efficienza nella raccolta dei dati di fisica prossima al 90 per cento», sottolinea Chiara Brofferio, professore associato del Dipartimento di Fisica e responsabile del gruppo milanese della Collaborazione.
«I nuovi risultati di CUORE sono stati ottenuti con l’uso di un nuovo e sofisticato algoritmo – spiega Matteo Biassoni, giovane ricercatore dell’INFN e professore a contratto del Dipartimento di Fisica -, che permette di avere un’evidenza più chiara del doppio decadimento beta senza neutrini. Esso permetterà inoltre a CUORE, con la sua massa di quasi 1 tonnellata di rivelatori, di mettersi alla ricerca di particelle di materia oscura mai osservate finora, sfruttando la caratteristica periodicità del segnale atteso».