L’hanno pescato al largo della Sicilia, dopo un lungo viaggio. E’ finito nelle profondità del mare, ma era dalle profondità del cosmo che arrivava. Per un numero incalcolabile di anni ha corso dritto, senza farsi deviare da nulla, né distrarre dagli oggetti brillanti e in movimento incontrati lungo il sentiero cosmico.

Avrebbe proseguito ancora chissà quanto. Uno strumento scientifico ancorato a 3.500 metri di profondità al largo di Capo Passero ha invece pescato il neutrino dotato di più alta energia fra quelli osservati finora.

I misteri sulla sua origine

I fisici del rivelatore KM3NeT si sono immediatamente appassionati al mistero del neutrino errante. Da dove viene? Da ben oltre la nostra galassia, ritengono gli scienziati. Come ha ottenuto la sua eccezionale energia, ben 30 volte superiore al record dei neutrini mai osservati finora? “In uno degli eventi più violenti dell’universo - suggerisce Rosa Coniglione dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), che ha partecipato all’osservazione pubblicata oggi sulla copertina di Nature - come il pasto di un buco nero, i lampi di raggi gamma o l’attivazione di un nucleo galattico che funge da culla per nuove stelle”.

L’arrivo sulla Terra

Quel che si sa per certo è che il neutrino errante ha raggiunto il nostro pianeta il 13 febbraio del 2023. E’ penetrato nella Terra nei pressi di Malta. Ha attraversato 30 chilometri di mare e 100 di roccia come solo i neutrini sanno fare: superando ogni ostacolo con noncuranza, alla maniera dei fantasmi che oltrepassano i muri come fossero d’aria. Per questo i neutrini, le particelle più elusive dell’universo, seconde per abbondanza solo ai fotoni, sono così difficili da studiare per gli scienziati.

Poi il misterioso viaggiatore del cosmo si è ritrovato sui fondali siciliani. Per uno scherzo della statistica è inciampato in una molecola d’acqua e si è trasformato in un’altra particella, un muone (una sorta di elettrone, ma più pesante), generando una scintilla di luce bluastra che si è propagata nel mare per pochi microsecondi.

Era il tipo di incidente che gli scienziati aspettavano. I fisici sanno che, sia pur molto raramente, ai neutrini capitano di questi sgambetti, soprattutto in fondo al mare o sotto a uno strato di ghiaccio. Per questo hanno costruito il rivelatore KM3NeT, capace di fotografare il rapidissimo lampo bluastro chiamato luce di Cherenkov, che indica il passaggio di un muone nato dalla trasformazione di un neutrino.

L’attesa in fondo al mare

Per essere uno strumento scientifico, KM3NeT ha un aspetto particolare. Una volta completato sarà formato da 230 stringhe verticali lunghe 700 metri, ancorate in fondo al mare a 100 metri l’una dall’altra, 80 chilometri al largo di Capo Passero.

Ogni stringa ha attaccati 18 “occhi” o moduli ottici: sfere disposte una sopra all’altra, a distanze fisse, costruite proprio per captare i lampi di luce blu dei neutrini. L’aspetto complessivo è quello di un cubo pieno di palloni disposti in modo regolare, in paziente attesa dell’arrivo di un viandante dall’universo.

Finora, più che particelle straordinarie, KM3NeT aveva registrato le migrazioni dei capodogli lungo lo stretto di Malta, sfidando l’impazienza e la voglia di scoperta dei fisici.

Poi, due anni fa, è arrivato il neutrino che ha superato ogni aspettativa. Aveva talmente tanta energia (220 petaelettronvolt, 10mila volte l’energia dell’acceleratore di particelle del Cern) da poter essere osservato anche se solo un decimo dell’architettura di KM3NeT (che ha un gemello al largo di Tolone) era in funzione.

Tanto è bastato per captarne la traccia quasi orizzontale, lunga un centinaio di metri. “La luce di Cherenkov ha attivato una parte molto grande del rivelatore, ben un terzo delle sfere. Da lì abbiamo ricostruito la sua traiettoria” racconta Paschal Coyle, il ricercatore del Centro di fisica delle particelle di Marsiglia che nel 2023 guidava KM3NeT.

L’eco del Big Bang

I fisici hanno indagato nella zona di origine del neutrino, trovando una dozzina di galassie con eventi abbastanza intensi da imprimere tutta quell’energia alla particella, senza però abbastanza indizi per individuare quella giusta.

Un’altra ipotesi, ancora più affascinante, è che il neutrino errante non sia stato generato da un buco nero o un’esplosione stellare, ma sia nato dall’interazione fra un protone ad altissima energia e la cresta di un’onda della radiazione cosmica di fondo. “Sarebbe la prima volta che osserviamo un neutrino di questo tipo” spiega Coniglione. Chiamata anche l’eco del Big Bang, quest’onda permea tutto il cosmo. Si pensa che sia il residuo della vibrazione creata dal grande colpo di gong che ha dato il via alla storia dell’universo. Il neutrino errante, in questo caso, custodirebbe i segreti di un viaggio lontano non solo nello spazio, ma anche nel tempo.