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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