Il neutrino fantasma che ha aperto un nuovo enigma

Un solo indizio. Niente altro. È quello che è successo il 13 febbraio 2023, quando un rivelatore sul fondo del Mediterraneo ha registrato una particella dal comportamento impossibile.

Il neutrino aveva un’energia di circa 220 PeV. Niente di simile era mai stato osservato prima. Le particelle registrate in precedenza arrivavano a energie dieci volte inferiori.

Il rivelatore, KM3NeT/ARCA, si trovava al largo della Sicilia ed era ancora in costruzione. Funzionava a un decimo della sua capacità prevista.

La caccia all’origine

Il neutrino non ha lasciato tracce elettromagnetiche. Nessun segnale radio, nessun lampo di raggi X, nessuna emissione gamma che permettesse di risalire alla sorgente. Un segnale isolato, senza coordinate.

Per gli scienziati questo silenzio è già un’informazione importante.

I sospettati: i blazar

I blazar sono tra gli oggetti più estremi dell’universo. Al centro di alcune galassie lontane si trova un buco nero supermassiccio che risucchia materia e genera getti di plasma che viaggiano quasi alla velocità della luce. Quando uno di questi getti punta verso la Terra, l’oggetto diventa un blazar.

I ricercatori non puntano su un singolo blazar. Pensano piuttosto a una popolazione intera, distribuita nello spazio, che produce neutrini in modo continuo e diffuso.

Il modello al computer

Per verificare l’ipotesi, il team ha costruito simulazioni che riproducono il comportamento di molti blazar. Ha inserito i valori noti di campi magnetici e di emissione osservata, poi ha variato due parametri chiave: la quantità di energia trasportata dai protoni rispetto agli elettroni e la distribuzione di energia dei protoni stessi.

Per ogni configurazione ha calcolato sia i neutrini prodotti sia i raggi gamma generati come conseguenza. Il confronto con i dati reali è stato il test decisivo.

Perché il modello regge

Il modello prevede pochi neutrini ultra-energetici, proprio come osservato. IceCube, il grande rivelatore al Polo Sud, non ne ha ancora registrati di simili. Questo significa che questi eventi sono rari, e la simulazione lo conferma.

Inoltre, la quantità di raggi gamma prodotta dai blazar nelle simulazioni corrisponde esattamente al fondo misurato dal telescopio Fermi della NASA. Né troppo, né troppo poco.

Il valore dei dati mancanti

Un solo neutrino non basta a dimostrare nulla. Ma quando si mettono insieme i vincoli — l’assenza di segnali da IceCube, il livello di raggi gamma misurato da Fermi, la rarità dell’evento — l’ipotesi dei blazar diventa solida.

Non è la scoperta di una singola sorgente. È la costruzione di un quadro coerente usando anche ciò che non è stato visto.

Prossimi passi

Quando KM3NeT/ARCA sarà completato, la sua sensibilità aumenterà. Potrebbe registrare altri neutrini di alta energia e permettere di verificare se i blazar sono davvero gli acceleratori cosmici che sembrano essere.

Per ora resta un neutrino solitario, un segnale debole che però indica qualcosa di concreto: l’universo produce particelle con energie che superano di gran lunga quelle che riusciamo a immaginare.