CUORE

Alla ricerca del doppio decadimento beta senza neutrini

L’esperimento CUORE, acronimo di Cryogenic Underground Observatory for Rare Events, è progettato per rivelare il processo di decadimento doppia beta in cui non vengono creati antineutrini (decadimento doppia beta privo di neutrini o 0nbb ). La modalità di decadimento 0nbb  è postulata teoricamente, ma la sua esistenza non è stata ancora provata sperimentalmente.  L'osservazione del decadimento doppio beta privo di neutrini indicherebbe che il numero leptonico non viene conservato come ipotizzato nel modello standard.  La sua esistenza aiuterebbe inoltre a comprendere la natura dei neutrini (tipo Dirac o Majorana), consentirebbe di fissare limiti rigorosi sulla loro massa e potrebbe supportare teorie cosmologiche che considerano l'asimmetria tra materia e antimateria osservata nell'universo come dovuta a interazioni di neutrini.   L’apparato sperimentale di CUORE è il primo esempio di rivelatore criogenico a stato solido (bolometro) con quasi una tonnellata di massa. È costituito da 988 cristalli di biossido di tellurio per una massa totale di 741 kg, 206 dei quali di 130 Te, un isotopo del tellurio che potrebbe effettuare questo tipo di decadimento. Raffreddando questo rivelatore bolometrico a pochi millesimi di grado kelvin sopra lo zero assoluto, il criostato di CUORE ha creato il metro cubo più freddo nell'universo conosciuto. L'esperimento è in questo momento al suo secondo anno di acquisizione dati, dei cinque previsti in totale, presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN.  Sebbene non sia stata finora trovata alcuna evidenza di decadimento doppia beta privo di neutrini, i dati raccolti hanno consentito di migliorare i limiti di produzione di questo processo nei nuclei degli atomi di tellurio di un fattore due rispetto ai risultati precedenti. L'interpretazione di questo risultato è strettamente legata al valore consentito della massa del neutrino nell'ipotesi di Majorana, che ora si estende al di sotto di un decimo elettronvolt, almeno 5 milioni di volte più leggero di un elettrone.

Finanziamenti

  • INFN
  • Unibo

Membri dello staff DIFA

Niccolò Moggi

Professore a contratto

Assegnista di ricerca

Stefano Zucchelli

Professore associato

Membri dello staff DIFA

Niccolò Moggi

Stefano Zucchelli

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