Oscillazione del neutrino: differenze tra le versioni
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È in costruzione il rivelatore '''[[Hyper-Kamiokande]]''', principalmente dedicato ai neutrini da acceleratore, che attraverso la misura dei neutrini atmosferici potrà migliorare la sensibilità delle misure di molti parametri di oscillazione (vedi eperimenti Long-Baseline di quarta generazione).
[[File:The IceCube Neutrino Observatory.jpg|miniatura|Schema di IceCube Neutrino Observatory]]
L' IceCube Neutrino Observatory (o semplicemente IceCube)<ref>{{Cita pubblicazione|nome=M.G.|cognome=Aartsen|coautori=et al.|data=2017|titolo=The IceCube Neutrino Observatory: instrumentation and online systems|rivista=Journal of Instrumentation|volume=12|numero=03|pp=P03012–P03012|doi=10.1088/1748-0221/12/03/P03012|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-0221/12/03/P03012|arxiv=1612.05093}}</ref> è un telescopio di neutrini costruito nell'Amundsen–Scott South Pole Station<ref>{{Cita web|url=https://www.nsf.gov/geo/opp/support/southp.jsp|titolo=Amundsen-Scott South Pole Station}}</ref> in [[Antartide]]. I suoi migliaia di sensori (fotomoltiplicatori) sono installati sotto al ghiaccio dell'Antartide, ad una profondità di 1450 m e distribuiti su più di un chilometro cubo. I fotompltiplicatori misurano la produzione di [[Effetto Čerenkov|luce Cherenkov]] delle particelle cariche che attraversano attraverso il ghiaccio. IceCube è primariamente dedicato alla rivelazione di neutrini astrofisici di alta energia, ha per esempio fornito la prima osservazione multi-messenger di neutrini generati dalla fusione di stelle di neutroni <ref>{{Cita pubblicazione|nome=B. P.|cognome=Abbott|coautori=et al.|data=2017|titolo=Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger *|rivista=The Astrophysical Journal Letters|volume=848|numero=2|pp=L12|doi=10.3847/2041-8213/aa91c9|arxiv=1710.05833}}</ref>, ma ha comunque fornito importanti misure di oscillazione di neutrini atmosferici<ref>{{Cita pubblicazione|nome=R.|cognome=Abbasi|coautori=et al.|data=2023|titolo=Measurement of atmospheric neutrino mixing with improved IceCube DeepCore calibration and data processing|rivista=Physical Review D|volume=108|numero=1|doi=10.1103/PhysRevD.108.012014|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.108.012014|arxiv=2304.12236}}</ref>. Si prevede che con ulteriori miglioramenti dell'analisi, ulteriore statistica accumulata e i futuri upgrade (IceCube è in presa dati dal Dicembre 2010, sono previsti ulteriori upgrade del rivelatore: IceCube-Gen2<ref>{{Cita pubblicazione|nome=M G|cognome=Aartsen|coautori=et al.|data=2021|titolo=IceCube-Gen2: the window to the extreme Universe|rivista=Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics|volume=48|numero=6|pp=060501|doi=10.1088/1361-6471/abbd48|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6471/abbd48|arxiv=2008.04323}}</ref>), IceCube potrà misurare anche la [[gerarchia di massa dei neutrini]] (ovvero se <math>\nu_3</math> è più leggero o più pesante di <math>\nu_1</math> e <math>\nu_2</math>).
[[KM3NeT]] è una infrastruttura di ricerca che ospiterà due telescopi di neutrini nel [[Mar Mediterraneo]]<ref>{{Cita pubblicazione|nome=S|cognome=Adrián-Martínez|coautori=et al.|data=2016|titolo=Letter of intent for KM3NeT 2.0|rivista=Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics|volume=43|numero=8|pp=084001|doi=10.1088/0954-3899/43/8/084001|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0954-3899/43/8/084001|arxiv=1601.07459}}</ref>. ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) sarà specializzato nella osservazione di neutrini astrofisici di alta energia, ed è in costruzione al largo di [[Capo Passero]], in [[Sicilia]], alla profondità di 3500m. ORCA(Oscillation Research with Cosmics in the Abyss) sarà specializzato nella misura dei neutrini atmosferici, soprattutto per la misura della gerarchia di massa. ORCA è in costruzione al largo di [[Tolone]], [[Francia]], alla profondità di 2500m. I due telescopi utilizzeranno la stessa tecnologia: la rivelazione di luce Cerenkov in acqua, attraverso l'utilizzo di fotomoltiplicatori. ORCA ha già installato il 17% dei rivelatori.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Rosa|cognome=Coniglione|data=2024-02-16|titolo=STATUS AND PERSPECTIVES OF KM3NET|rivista=Proceedings di Neutrino Telescopes 2023|doi=10.5281/zenodo.10669646|url=https://zenodo.org/records/10669646}}</ref>
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L'ammontare della violazione di CP nei quark o nei leptoni viene misurato dall'invariante di Jarlskog <ref>{{Cita pubblicazione|nome=Cecilia|cognome=Jarlskog|data=1985|titolo=Commutator of the Quark Mass Matrices in the Standard Electroweak Model and a Measure of Maximal CP Nonconservation|rivista=Physical Review Letters|volume=55|numero=10|pp=1039–1042|doi=10.1103/PhysRevLett.55.1039|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.55.1039}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Cecilia|cognome=Jarlskog|data=1985|titolo=A basis independent formulation of the connection between quark mass matrices, CP violation and experiment|rivista=Zeitschrift für Physik C Particles and Fields|volume=29|numero=3|pp=491–497|doi=10.1007/BF01565198|url=http://link.springer.com/10.1007/BF01565198}}</ref>: J<sub>ν</sub>=sinθ<sub>13</sub>cos<sup>2</sup>θ<sub>13</sub>sinθ<sub>12</sub>cosθ<sub>12</sub>sinθ<sub>23</sub>cosθ<sub>23</sub> sinδ<sub>CP.</sub> Per i neutrini l'invariante può assumere il valore massimo (per sinδ<sub>CP</sub>=1) di <math>3.2 \cdot 10^{-2}</math>, tre ordini di grandezza superiore all'invariante calcolato nel caso dei quark. Una forte violazione di CP nel caso dei neutrini, come sembra indicato dalle misure di T2K, potrebbe permettere di spiegare l'[[Bariogenesi|asimmetria materia-antimateria nell'Universo attraverso la leptogenesi]]<ref>{{Cita pubblicazione|nome=M.|cognome=Fukugita|nome2=T.|cognome2=Yanagida|data=1986|titolo=Barygenesis without grand unification|rivista=Physics Letters B|volume=174|numero=1|pp=45–47|doi=10.1016/0370-2693(86)91126-3|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0370269386911263}}</ref>, visto che la violazione di CP nel settore dei quark è del tutto insufficiente per spiegare l'asimmetria.
Queste considerazioni, assieme al successo degli esperimenti di terza generazione, ha convinto la comunità internazionale a proporre ed approvare due esperimenti molto ambiziosi: [[Hyper-Kamiokande]] in Giappone e DUNE negli Stati Uniti. Lo scopo principale di questi esperimenti è la determinazione statisticamente robusta (>5[[Scarto quadratico medio|σ]]) della fase ''δ''<sub>CP</sub>, se questa non è nulla, la determinazione della
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=== L'esperimento JUNO ===
Il [[Jiangmen Underground Neutrino Observatory]] (JUNO) <ref>{{Cita web|url=http://juno.ihep.cas.cn/|titolo=JUNO web site}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|autore=JUNO Collaboration|data=2022|titolo=JUNO physics and detector|rivista=Progress in Particle and Nuclear Physics|volume=123|pp=103927|doi=10.1016/j.ppnp.2021.103927|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0146641021000880|arxiv=2104.02565}}</ref> è progettato per determinare la [[gerarchia di massa dei neutrini]] e misurare con precisione i parametri di oscillazione, rivelando gli anti-neutrini dei reattori nucleari delle centrali di [[Centrale nucleare di Yangjiang|Yangjiang]] e [[Centrale nucleare di Taishan|Taishan]] in [[Cina]]. Sarà inoltre in grado di osservare i neutrini delle supernove, i neutrini atmosferici, solari e i geo-neutrini. Juno consiste in un rivelatore a scintillatore liquido da 20mila tonnellate (il più grande rivelatore a scintillatore liquido precedente era Kamland con 1000 tonnellate) con una risoluzione energetica del 3% (a 1 MeV) installato a 700 metri di profondità. La configurazione di JUNO è particolare, avendo una baseline (lunghezza di oscillazione) di 53 km, che gli consente di misurare simultaneamente oscillazioni solari, regolate da Δm<sup>2</sup><sub>12</sub>, e atmosferiche, regolate da Δm<sup>2</sup><sub>23</sub> e Δm<sup>2</sup><sub>13</sub>. Solo in queste condizioni la gerarchia di massa si manifesta con piccoli effetti sulla probabilità di scomparsa dei <math>\overline{\nu}_\textrm{e}</math>dei reattori. L'inizio della presa dati dell'esperimento è previsto per il 2025.
== Teoria ==
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