La coppia neutrino-antineutrino rende il decadimento difficile da individuare. I neutrini non interagiscono con il rivelatore e non sono quindi rivelabili, privando l'analisi di informazioni essenziali per identificare il decadimento cercato. Si può solo usare il deficit di energia nel bilancio della collisione come debole indicazione indiretta della loro presenza. E poiché meno di un mesone B ogni 100 000 decade come B⁺ → K⁺ νν̅, è difficile distinguere questo decadimento dagli eventi di fondo, molto più numerosi. In effetti, il decadimento B⁺ → K⁺ νν̅ era rimasto inosservato fino ad oggi, nonostante due decenni di ricerche.
Rivelarlo ha richiesto alla collaborazione Belle II il superamento di sfide scientifiche impervie con un’analisi dei dati che ha impegnato in prima persona una decina di collaboratori per oltre due anni. È stato cruciale il fatto che all’acceleratore SuperKEKB i mesoni B vengono prodotti in coppie. Un approccio innovativo basato sull’intelligenza artificiale ricostruisce statisticamente le proprietà del mesone B partner ampliando molto l’insieme dei decadimenti considerati rispetto alle analisi convenzionali. Questo permette di inferire le proprietà del decadimento del mesone B di interesse con efficienza dieci volte superiore, risultando decisivo per l’evidenza.
Alla soddisfazione per la prima evidenza di un processo sperimentalmente arduo da misurare si aggiunge la curiosità di capirne le implicazioni sulla teoria. I risultati infatti indicano una probabilità di decadimento superiore a quella aspettata. La causa potrebbe essere una fluttuazione statistica o un sottile effetto strumentale non perfettamente compreso. Però potrebbe anche essere un’effettiva deviazione della natura dalla teoria con cui la descriviamo, che aprirebbe scenari affascinanti.
L’esperimento Belle II oggi è l’unico che ha accesso a questa misura, come a decine di altre egualmente rilevanti. Belle II ha ripreso da poche settimane la presa dati dopo un anno e mezzo, durante il quale sono stati introdotti miglioramenti tecnologici nell’acceleratore e nel rivelatore. La collaborazione si accinge ad analizzarli e si aspetta molti risultati interessanti nei prossimi mesi.
L’INFN partecipa a Belle II con un gruppo di circa 70 ricercatori e ricercatrici di Frascati, Napoli, Padova, Perugia, Pisa, Roma Tre, Torino e Trieste.
Trieste ha un ruolo di primo piano con 6 persone staff e 6 tra studenti e postdoc.
Lorenzo Vitale è responsabile del monitor di radiazione del rivelatore di vertice al silicio. Mirco Dorigo e Niharika Rout sono responsabili di due gruppi di analisi. Diego Tonelli ha coordinato la fisica dell’esperimento nel biennio cruciale 2021-2023 in cui la produzione di fisica è iniziata, e ha quindi seguito personalmente l’analisi del B⁺ → K⁺ νν e altre decine di risultati ottenuti finora.
Maggiori informazioni sull'esperimento Belle II : https://www.ts.infn.it/ricerca/gr1/belle-ii
