2001: L'esperimento SNO risolve in modo definitivo il problema dei neutrini solari

ll rivelatore è costituito da un contenitore sferico acrilico di 12 metri di diametro contenente 1000 tonnellate di acqua pesante ( acqua con deutrio al  posto di Idrogeno) pura al 99.92%.

Una matrice di 9456 fotomoltiplicatori  è montata su una struttura a sfera geodetica ed è utilizzata per rivelare la radiazione Cerenkov che si produce nel rivelatore.

Sia il contenitore che la struttura sono immersi acqua ultra pura al fine di ottenere uno schermo contro la radiazione di fondo e di aiutare , attraverso la spinta di Archimede, la sospensione del rivelatore.

Sono tre le razioni fondamentali che possono aver luogo quando un neutrino interagisce con l'acqua pesante:

1) Charged current: in neutrino interagisce col neutrone dell'acqua pesante producendo un elettrone e disintegrando il nuclo in due protoni. L'elettrone potrà essere rivelato attraverso luce Cherenkov. Questo tipo di reazione ha luogo solo se il neutrino ha sapore elettronico.

2) Neutral current. Le correnti neutre possono essere prodotte sia da neutrini elettronici che muonici. In questo caso il neutrino interagisce col nucleo di deuterio spezzandone il legame . Si liberano così un protone ed un neutrone. Il neutrone verrà rallentato urtando contro i nuclei di deuterio e quando avrà una bassa energia è molto probabile che venga assorbito dall'acqua pesante formando un nucleo di Trizio (un protone e due neutroni).  Questo si riassesta energeticamente emettendo un fotone gamma di 6,25 Mev. I raggi gamma interagendo con gli elettroni dell'acqua pesante li estrarranno dall'atomo conferendo loro  energia sufficiente perchè questi elettroni producano luce Cherenkov,

3) Elastic Scattering. Il neutrino ( sia elettronico che muonico) può interagire direttamente con un elettrone atomico ( come precedentemente descritto) ionizzando l'atomo e fornendo all'elettrone energia sufficiente per produrre radiazione Cherenkov.

RISULTATI: L'esperimento SNO è dunque in grado di misurare il flusso totale di neutrini  che è risultato concordare teoricamente con numero di neutrini prodotti dal Sole. Le misure di SNO inoltre confermano che  il flusso dei neutrini elettronici è circa un terzo rispetto a quello di tutti i neutrini. Poiché il Sole produce solo neutrini elettronici significa che i 2/3 dei neutrini elettronici hanno cambiato sapore dal momento della loro creazione all'interno del Sole sino alla rivelazione. Questa transizione di sapore è spiegabile attraverso le oscillazioni di neutrino e implica che il neutrino abbia una massa non nulla. Questi importati risultati, esposti per la prima volta nel 2001, sono stati confermati in modo più preciso da ulteriori esperimenti condotti negli anni successivi, fino al 2005.  L'esperimento SNO dimostrò dunque in modo definitivo che il deficit di neutrini solari rilevato dagli esperimenti fino a quel momento era dovuto al meccanismo di oscillazione del neutrino che dunque, contarriamente a quanto previsto dal modello standard è una particella con massa.