Riflettori sui progetti NUMEN e NURE di Dfa e Infn

La prestigiosa rivista scientifica Progress in Particle and Nuclear Phisics ha di recente pubblicato una review, dal titolo “Shedding light on nuclear aspects of neutrinoless double beta decay by heavy-ion double charge exchange reactions”, sui recenti risultati scientifici dei progetti NUMEN e NURE, nei quali sono coinvolti numerosi esponenti della comunità catanese di Fisica nucleare.

L'articolo – di cui sono autori principali il prof. Francesco Cappuzzello del dipartimento di Fisica e Astronomia “Ettore Majorana” e la dott.ssa Manuela Cavallaro dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Laboratori Nazionali del Sud di Catania, insieme ad altri colleghi del Dfa e dell’Infn etneo - descrive lo stato dell'arte della ricerca nel settore delle reazioni nucleari di doppio scambio di carica.

Tali processi, indotti nelle collisioni fra proiettili accelerati e bersagli, determinano la trasformazione all'interno di un nucleo di due neutroni in due protoni (o viceversa). La transizione nucleare è del tutto simile a quella determinata spontaneamente nei decadimenti radioattivi di tipo doppio beta. Le reazioni sono processi stimolati dall'interazione forte, mentre i decadimenti beta sono mediati dall'interazione debole.

Malgrado tale fondamentale differenza, esistono forti analogie formali e recenti riscontri sperimentali, evidenziati da NUMEN e NURE, che permettono di mettere in relazione quantitativa la risposta nucleare nei due casi, come discusso nell’articolo. Tale risposta è rappresentata da uno specifico elemento di matrice di transizione, per cui quanto detto sopra segnala che è possibile trovare delle corrispondenze fra tali elementi di matrice.

Oggi la ricerca del decadimento doppio beta dei nuclei senza emissione di neutrini assume un ruolo centrale come risorsa per l'esplorazione della Fisica oltre il Modello Standard delle particelle elementari e come strumento di indagine per determinare la natura di Dirac o Majorana dei neutrini, nonché la massa di tali particelle. Tuttavia, tali processi non sono stati osservati e la determinazione degli elementi di matrice è affetta da significative incertezze malgrado i grandi sforzi profusi negli ultimi decenni. Si comprende quindi l'interesse per processi come le reazioni di doppio scambio di carica, che rappresentano una nuova e promettente metodologia per una determinazione accurata di queste grandezze.

NUMEN rappresenta oggi, a livello internazionale, il progetto più ambizioso che sta percorrendo tale strada ed è senz'altro ben collocato a livello di strategia europea di ricerca. In tale contesto si pone anche il progetto NURE dell'European Reasearch Council (Grant Agreement ERC 714265) perfettamente sinergico a NUMEN.