È stato pubblicato su Physical Review Letters, con la menzione di Editor’s Suggestion, il risultato più importante ottenuto finora dal progetto internazionale HOLMES, dedicato alla misura diretta della massa del neutrino.
HOLMES utilizza un approccio innovativo basato sullo studio del decadimento per cattura elettronica dell’isotopo olmio-163, osservato con microcalorimetri superconduttivi a bassissima temperatura. Grazie a questa tecnica, l’esperimento ha stabilito il limite più stringente mai ottenuto sulla massa del neutrino elettronico con un approccio calorimetrico, dimostrando la fattibilità di una strada promettente per il futuro.
Perché la massa del neutrino è importante
I neutrini sono tra le particelle più abbondanti nell’universo ma anche tra le più elusive. Sappiamo che hanno una massa diversa da zero, ma il suo valore assoluto resta sconosciuto. Misurarlo significherebbe completare il quadro del Modello Standard delle particelle, fare luce su nuova fisica oltre di esso e chiarire il ruolo dei neutrini nell’evoluzione dell’universo, dalla formazione delle galassie alla struttura su larga scala del cosmo.
Il progetto è nato nel 2013 da un ERC Advanced Grant vinto dall’INFN in collaborazione con l’Università di Milano-Bicocca. Il Laboratorio di Criogenia UNIMIB–INFN, realizzato grazie a un accordo tra le due istituzioni, ha avuto un ruolo cruciale nello sviluppo dei rivelatori e nella realizzazione della misura appena pubblicata. Oltre a UNIMIB e INFN, hanno contribuito al risultato anche il National Institute of Standards and Technology (NIST) di Boulder (USA), l’Institut Laue-Langevin (ILL) di Grenoble (Francia) e il Paul Scherrer Institut (PSI) di Villigen (Svizzera).
Questo traguardo segna l’inizio di una nuova fase del progetto HOLMES, guidato dal gruppo di Bicocca con il supporto dell’INFN. L’obiettivo è aumentare il numero di rivelatori e consolidare le tecnologie sviluppate, per arrivare in circa dieci anni a un esperimento su larga scala. Oggi la migliore sensibilità sulla massa del neutrino si ottiene con spettrometri che studiano il decadimento del trizio (come KATRIN), i quali però hanno margini limitati di ulteriore miglioramento. L’approccio di HOLMES, invece, offre ampie prospettive di crescita e, nel lungo termine, potrà superare le prestazioni della tecnica di riferimento basata sul trizio.