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Neutrini solari


I neutrini sono particelle elementari prive di carica elettrica, prodotti nell'Universo in vari processi, per esempio nell'esplosione di supernovae e nelle reazioni nucleari che avvengono dentro le stelle. Essi sono difficilmente osservabili poiché, non risentendo di forze nucleari forti o elettromagnetiche, la loro interazione con la materia è molto debole, potendone pertanto attraversare indisturbati enormi quantità. D'altra parte, questa proprietà di penetrazione nella materia fa dei neutrini degli strumenti importanti di conoscenza astrofisica: la loro osservazione consente infatti di investigare le parti interne delle stelle, dove essi vengono prodotti (oltre che nei collassi stellari) dalle reazioni nucleari. I neutrini possono essere rivelati, tra l'altro, osservando gli effetti delle loro collisioni con gli elettroni: in questo processo infatti entrambe le particelle modificano la loro energia e la loro velocità. In particolare, gli elettroni di rinculo emettono, per l'elevata velocità raggiunta, una debole radiazione luminosa, che si può osservare se la collisione viene fatta avvenire in un mezzo trasparente. Il numero di neutrini prodotti nel Sole (un'importante sorgente) può essere calcolato teoricamente, in quanto dipende dalle caratteristiche fisiche dell'interno dell'astro (temperatura, densità, composizione chimica).
Un fascio di neutrini prodotto artificialmente all’acceleratore SPS del CERN è stato sparato nel settembre 2006 attraverso il sottosuolo verso i laboratori di fisica del Gran Sasso, nell’ambito del progetto CNGS (Cern Neutrinos Gran Sasso). E’ il primo esperimento di questo genere, al quale ne seguiranno altri, che ci aiuteranno a capire meglio le proprietà di queste sfuggenti particelle, e con esse l’origine e il destino dell’Universo. I neutrini hanno percorso circa 730 km in 2,5 millisecondi, a quasi la velocità della luce.
Esistono tre tipi di neutrino (elettronico, muonico, tauonico): all’arrivo al Gran Sasso si verificherà se durante il viaggio alcuni neutrini si sono trasformati da un tipo all’altro, in particolare da muonico a tauonico, fenomeno (chiamato ‘oscillazione’) previsto teoricamente ma mai osservato. Se ciò avverrà, si avrà la prova definitiva che i neutrini hanno una, seppur piccola, massa, diversa per ogni tipo. Le implicazioni cosmologiche sono importanti: i neutrini sono diffusissimi nell’Universo e la loro massa potrebbe contribuire a rallentare l’espansione del Cosmo, attraverso l’attrazione gravitazionale; inoltre, la massa dei neutrini potrebbe spiegare i misteri ancora irrisolti sulla massa mancante e sull’antimateria dell’Universo.
I neutrini sono prodotti continuamente nelle stelle (compreso il Sole): la Terra è attraversata da miliardi di neutrini al secondo. I neutrini prodotti al CERN arrivano al Gran Sasso sotto 1440 m di roccia, al riparo dal disturbo dei raggi cosmici prodotti dall’atmosfera. Qui, gli eventuali neutrini tauonici sono identificati, nel rivelatore Opera, dalle tracce di particelle secondarie prodotte: ci si aspetta che su miliardi di neutrini muonici in arrivo siano identificati soltanto una quindicina di neutrini tauonici.

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