Misura dell'effetto di decoerenza quantistica tramite il telescopio sottomarino di neutrini KM3NeT

Ambito della ricerca

Fisica sperimentale delle interazioni fondamentali

Abstract

Per il principio di sovrapposizione in meccanica quantistica ogni combinazione lineare di stati è uno stato quantistico e questo principio vale per sistemi isolati. L'ambiente esterno può distruggere la coerenza tra gli stati di un sistema quantistico. Nel mondo reale, una particella quantistica, come un neutrino, è immersa in un ambiente esterno. Ed è proprio l'ambiente esterno la causa del fenomeno noto come decorrenza quantistica: ovvero il collasso della funzione d’onda come conseguenza dell’interazione irreversibile fra i sistemi quantistici e l’ambiente esterno.

L'oscillazione dei neutrini così come è nota oggi, può avvenire solo se i neutrini di un dato sapore sono rappresentati da una sovrapposizione coerente di stati di massa. Tuttavia, a causa del fenomeno della decoerenza quantistica, l'ambiente esterno può influenzare il neutrino in modo tale che si violi la sovrapposizione coerente degli stati. In questo scenario, il pattern di oscillazione dei neutrini viene modificato. Tale violazione prende il nome di decoerenza quantistica degli stati dei neutrini e ha come conseguenza la soppressione delle oscillazioni dei neutrini.

Lo studio della decoerenza quantistica è molto importante perché permette di spiegare effetti quantistici, come la soppressione della funzione d'onda quando viene misurata, che ad oggi non sono concettualmente capiti.

In questo senso, si possono studiare le oscillazioni dei neutrini per cercare l'effetto della decoerenza quantistica. Tale studio verrà fatto per mezzo del telescopio sottomarino di neutrini KM3NeT che è in fase di costruzione nelle profondità del Mar Mediterraneo. La tesi propone uno studio della sensibilità  di KM3NeT per tale misura che può avere un'interessane impatto nella comunità scientifica. Tale tesi verrà svolta in collaborazione con l'Erlangen Centre for Astroparticle Physics (ECAP), Germania.