Riassunto:
La collaborazione internazionale KM3NeT utilizza il rilevatore di neutrini ORCA sul fondale marino del Mar Mediterraneo per testare l'invarianza di Lorentz nella teoria della relatività di Einstein. Il gruppo di ricerca ha analizzato 1,4 anni di dati osservativi e ha esaminato un totale di 5.828 eventi candidati ai neutrini atmosferici; i risultati non hanno trovato segni di interruzione di questa simmetria di base, ma hanno stabilito nuovi limiti sperimentali per diverse possibili deviazioni.
L'invarianza di Lorentz è un importante fondamento del Modello Standard della fisica delle particelle e della teoria generale della relatività, il che significa che le leggi della fisica non cambiano se un osservatore si muove a una velocità costante diversa o in una direzione diversa. Alcune teorie della gravità quantistica ritengono che lo spazio e il tempo potrebbero non essere continui su scale estremamente piccole e potrebbero esserci lievi deviazioni. Misurare con precisione il comportamento dei neutrini è uno dei modi per trovare indizi su questa nuova fisica.
I neutrini interagiscono raramente con la materia e possono attraversare la terra senza lasciare quasi traccia; inoltre oscillano tra diversi "sapori" durante la loro propagazione. I ricercatori hanno confrontato l'energia dei neutrini osservati, la direzione di arrivo e l'oscillazione con le aspettative teoriche per cercare anomalie che potrebbero essere causate dalla violazione dell'invarianza di Lorentz. Il rilevatore ORCA utilizzato questa volta aveva solo sei unità di rilevamento schierate ed era ancora parzialmente completato.
L'analisi non ha trovato prove della distruzione dell'invarianza di Lorentz, ma ha fornito vincoli competitivi sugli effetti specifici che possono influenzare le oscillazioni dei neutrini muonici e dei neutrini tauonici. Lo studio ha anche vincolato direttamente per la prima volta le differenze nei coefficienti diagonali di diversi sapori nei settori dei neutrini muonici e tauonici. Il gruppo di ricerca ha affermato che, nonostante il volume di dati e la scala del rilevatore limitati, i risultati sono paragonabili agli esperimenti di lunga durata IceCube e Super-Kamiokande.
Man mano che ORCA si espande e accumula più dati, il team spera di migliorare ulteriormente la precisione della misurazione; si prevede che un altro set di rivelatori KM3NeT/ARCA per neutrini ad alta energia verrà utilizzato per studiare i neutrini provenienti da corpi celesti distanti. Alcune teorie prevedono che le deviazioni dall’invarianza di Lorentz diventeranno più pronunciate all’aumentare dell’energia delle particelle o della distanza di propagazione, ma gli eventi astrofisici di neutrini attualmente registrati da ARCA non sono sufficienti per effettuare tale analisi.
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