Era l’inverno del 2015 quando, nella provincia cinese di Guandong iniziava la costruzione di un esperimento che prometteva una rivoluzione. Un’enorme sfera grande quanto un palazzo, situata a quasi un chilometro di profondità. L’obiettivo: catturare i neutrini, particelle fantasma che si trovano ovunque ma che sono sfuggenti e difficili da studiare. Oggi, con la pubblicazione dei primi risultati, quella rivoluzione è cominciata.
Lo Jiangmen Underground Neutrino Observatory, per gli amici JUNO, è il rivelatore di neutrini sferico più grande al mondo: il rivelatore principale è una sfera dal diametro di 35,4 metri. Con 750 membri da 17 paesi e un costo di quasi 400 milioni di dollari, è frutto della più grande collaborazione internazionale in suolo cinese.
I neutrini sono tra le particelle elementari più abbondanti nell’Universo, ma sono molto elusive, minuscole e senza carica elettrica. Pertanto, non interagiscono se non sporadicamente con il resto della materia: anche in questo momento il vostro corpo è attraversato da un enorme numero di queste particelle senza che ve ne rendiate conto. Una delle loro proprietà è quella di cambiare “sapore”: mentre viaggiano cambiano la loro identità oscillando tra tipi di neutrini leggermente diversi. Per essere compreso a fondo, questo fenomeno, ha bisogno di rivelatori precisi e raffinati, proprio come JUNO.
I neutrini vengono prodotti in molti processi astrofisici diversi, come nelle supernovae, ma anche all’interno delle centrali nucleari. Su queste ultime si concentra JUNO, il cui obiettivo è quello di rivelare e contare i neutrini provenienti dalle centrali nucleari di Taishan e Yangjiang che si trovano a circa 50 chilometri di distanza svelando così alcuni misteri che ancora avvolgono queste particelle.
Queste particelle riescono ad attraversare la materia quasi senza interagire, possono anche attraversare interi corpi celesti e anche i sensori degli strumenti: per questo misurarli è difficilissimo. Proprio per tale ragione JUNO ha una sfera così grossa. La sfera è fatta di un materiale acrilico trasparente e riempita di 20mila tonnellate di un fluido scintillatore. Nella maggior parte dei casi i neutrini passano attraverso il fluido senza lasciare traccia, ma si stima che una cinquantina di volte al giorno possono interagirvi. Quando le particelle del fluido vengono colpite da un neutrino, questo emette un lampo di energia misurabile grazie a dei fotomoltiplicatori, sensori sparsi su tutta la sfera. Così avviene la rivelazione, ed è possibile misurarne il numero e le proprietà.
Dal 26 agosto 2025, dopo 10 anni di lavori, lo strumento è divenuto operativo, cominciando ad acquisire dati. Ora, dopo un anno, un articolo pubblicato su Nature riporta i primi risultati. Lo studio è soprattutto una dimostrazione delle capacità dello strumento: mostra infatti i risultati della raccolta dei neutrini nei primi 59 giorni dall’accensione. Nonostante il breve periodo, JUNO ha permesso di misurare i parametri che descrivono l’oscillazione tra due tipi di neutrini, migliorandone la conoscenza: la precisione è 1,6 volte maggiore di qualsiasi strumento precedente.
Questo significa che il risultato in sé, di quei primi 59 giorni, non è rivoluzionario di per sé ma annuncia la rivoluzione: raccogliendo dati nei prossimi anni, quella sfera sotterranea permetterà di cambiare per sempre quel che sappiamo di queste sfuggenti particelle fantasma. Tra i prossimi obiettivi c’è soprattutto quello di calcolare in maniera sempre più precisa la massa dei diversi sapori di neutrini, un tassello mancante importantissimo per la fisica del Modello Standard.
Luca Nardi