2010: Opera al Gran Sasso rivela neutrini tau generati dall'oscillazione di neutrini muonici

Per quento riguarda le caratteristiche del fascio :

1) I neutrini devono essere molto energetici per poter convertire la loro energia nella particella tau che è di gran lunga più pesante degli altri leptoni: il tau ha infatti massa di 1777 Mev

2) Il fascio deve essere molto intenso perchè la probabilità di oscillazione è bassa e dunque è necessario aumentare il più possibile in numero di interazioni.

3) Ci deve essere un attento controllo del fascio che non deve contenere in partenza alcun neutrino tau.

4) Come sappiamo inoltre la probabilità di oscillazione dipende dal rapporto Lunghezza percorsa/ energia dei neutrini. Per neutrini delle energie necessarie per questo esperimento la distanza CERN - Gran Sasso era vicina a quella ottimale.

Nasce così l'idea dell'esperimento CNGS ( Cern Neutrinos to Gran Sasso): produrre neutrini sfruttando le alte energie degli acceleratori del CERN ed inviare i neutrini ai laboratori Nazionali del Gran Sasso dove li aspettava un rivelatore appositamente progettato.

Per quanto riguarda le specifiche del rivelatore:

Anche in questo caso la sfida è tecnologicamente molto impegnativa perchè diversamente dall'elettrone che è una particella stabile o dal muone che decade con un tempo di vita medio di 2,2\( \mu \)s ed ha quindi tempo di lasciare tracce lunghe e facilmente identificabili, la particella tau ha una vita media brevissima (2,9 10^-13s) dopodichè decade in altre particelle. In questo brevissimo lasso di tempo riesce a percorrere distanze dell'ordine del millimetro: per riuscire dunque a identificare una particella tau occorre costruire un rivelatore che abbia una risoluzione spaziale dell'ordine del millimetro, che riesca cioò a vedere le tracce lasciate dalle particelle con una precisione del millimetro

Inoltre per aumentare la probabilità di interazione del neutrino con la materia il rivelatore dovrà essere costituito da materiale molto denso.

I seguenti files descrivono nel dettaglio le caratteristiche del fascio e del rivelatore utilizzato nell'esperimento OPERA.  Si tenga tuttavia presente che in linea di principio la tecnica per generare un fascio di neutrini muonici è quella descritta alla pagina del corso "1962: un esperimento dimostra che i neutrini muonici e tauonici sono diversi".

Un'altra spiegazione chiara su come produrre un facio di neutrini si può trovare qui.

File riassuntivo delle caratteristiche del fascio di neutrini inviato a OPERA : clicca qui

File riassuntivo delle caratteristiche di Opera e dei risultati dell'esperimento: clicca  qui.