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Il Modello Standard della fisica delle particelle descrive le particelle elementari e le loro interazioni, inoltre gioca un ruolo fondamentale nella descrizione dell’evoluzione dell’Universo. Tuttavia, esistono problemi aperti in cui il Modello Standard fallisce. Il primo è l’esistenza della materia oscura, di cui esistono numerose evidenze astronomiche. Non esiste alcuna particella del Modello Standard che possa essere identificata con la materia oscura. Inoltre, il Modelllo Standard non spiega il meccanismo con cui la materia abbia prevalso sull’antimateria nell’universo primordiale, rendendo così possibile la formazione di galassie composte essenzialmente da materia.

Lay summary

Recentemente, è stato ipotizzato che questi due problemi siano correlati con il fenomeno delle oscillazioni dei neutrini, per la cui scoperta nel 2015 è stato assegnato assegnato il premio Nobel per la fisica a T. Kajita e A.B. McDonald.

Questo scoperta sembrerebbe suggerire l’esista di un particolare tipo di neutrino, detto neutrino di Majorana. Aggiungendo al Modello Standard tre neutrini di Majorana, uno per ogni neutrino del Modello Standard, sarebbe possibile spiegare sia l’osservata asimmetria tra materia ed antimateria nell’Universo che l’esistenza della materia oscura. Inoltre, queste particelle avrebbero la proprietà di rendere i neutrini del Modello Standard molto più leggeri delle altre particelle, come viene osservato sperimentalmente.

I neutrini di Majorana interagirebbero molto flebilmente, essendo quindi molto difficili da rivelare. In generale, esistono molti modelli che tentano di spiegare l’esistenza della materia oscura invocando l’esistenza di particelle molto debolmente interagenti.

Propongo di cercare queste particelle nell’upgrade dell’esperimento LHCb al Large Hadron Collider del CERN ed in particolare all’esperimento SHiP. Quest’ultimo è la proposta di un nuovo esperimento al CERN di Ginevra, di cui sono uno dei principali proponenti.