Il decadimento beta è uno dei processi radioattivi naturali la cui scoperta alla fine del secolo scorso ha contribuito ad aprire alla nostra conoscenza lĠuniverso dei nuclei atomici con le loro complesse ed affascinanti proprietà. Negli anni Ô30 lĠesame di alcune peculiarità del decadimanto beta hanno svolto un ruolo cruciale nello sviluppo della fisica moderna, con lĠipotesi del neutrino di Pauli e la teoria delle interazioni deboli di Enrico Fermi.
In un nucleo che decada beta, un neutrone si trasforma in un protone emettendo un elettrone (raggio beta) ed un antineutrino. Il doppio decadimento beta è un rarissimo processo che può avvenire naturalmente in un nucleo atomico con un uguale numero di neutroni e protoni: due neutroni si trasformano simultaneamente in due protoni, emettendo due elettroni e due antineutrini.
Questo processo è stato osservato solo recentemente in alcuni nuclei, ed i fisici stanno ora cercando un doppio decadimento beta senza neutrini, nel quale il neutrino emesso da un neutrone venga riassorbito dallĠaltro neutrone che decade. Un tale evento è compatibile con le leggi di conservazione dellĠenergia e della quantità di moto, ma comporta una massa non nulla per il neutrino e lĠidentità di neutrini ed antineutrini, secondo lo schema di Majorana.
LĠestrema rarità dei doppi decadimenti beta richiede misure estremamente raffinate in ambienti totalmente isolati: il Gran Sasso è un ambiente ideale per questi esperimenti che possono segnare una tappa fondamentale verso una descrizione unificata dellĠuniverso.
Rappresentazione artistica di un doppio decadimento beta con emissione di neutrini e di uno senza neutrini