I segreti del sole svelati dai neutrini

Come fa il sole a splendere? Ora i fisici italiani, nascosti nel laboratorio dell’Istituto nazionale di fisica nucleare sotto il Gran Sasso, cominciano a dare una risposta precisa. Ci riescono catturando per la prima volta i neutrini poco energetici lanciati dall’astro i quali raccontano che cosa succede al suo interno. «Abbiamo naturalmente e da tempo una teoria che lo spiega – precisa il professor Giampaolo Bellini dell’Università di Milano e portavoce dell’esperimento – ma prove che lo dimostrassero, ben poche».
Ecco perché gli scienziati italiani da quasi un decennio stanno preparando l’esperimento «Borexino», come l’hanno battezzato, così importante da attirare l’interesse e la collaborazione di numerose e illustri istituzioni straniere (dall’Università americana di Princeton al Max Planck Institut tedesco, dal centro russo di Dubna all’Apc francese) le quali hanno anche contribuito per il 25 per cento al costo di 40 milioni di euro dell’operazione. E siamo soltanto alle prime battute perché le ricerche proseguiranno per almeno un decennio ma sono già rivelatrici della strada giusta imboccata.
Arrivare al risultato appena pubblicato sulla Physics Letters europea non è stato, infatti, impresa da poco in quanto la “macchina” Borexino in grado di catturare i circa 35 neutrini a bassa energia registrati quotidianamente ha richiesto un considerevole sforzo tecnologico di innovazione. […]
Quelli più potenti [i neutrini, ndr] erano già rilevati, ma essi, rappresentando solo un decimillesimo di tutti quelli emessi, potevano raccontare poco del mondo che li generava. I più deboli ora finalmente intercettati riferiscono invece con precisione delle reazioni nucleari che avvengono vicino al nucleo dell’astro e che lo tengono acceso. E’ così che ora cominciamo a spiegare bene perché il Sole splende.
«Sono due le conseguenze della scoperta – precisa Gianpaolo Bellini -. La prima riguarda la fisica delle particelle elementari e conferma che il neutrino ha una massa mentre per lungo tempo si riteneva il contrario. La seconda è che possiamo decifrare il funzionamento della stella che ci tiene in vita». Non è da poco visto che fino a ieri gli scienziati lavoravano sostanzialmente studiando solo i fotoni cioè le particelle di luce emesse dalla fotosfera, cioè la parte più esterna. I neutrini, invece, sono preferiti perché non possedendo una carica elettrica non interagiscono con la materia circostante, come invece avviene con i fotoni, e quindi possono testimoniare bene la loro origine. […]
Ma la storia dei neutrini a più bassa energia è solo all’inizio. Presto si potrà scriverne la continuazione perché Borexino oltre a registrare le effimere particelle solari che attraversano anche con continuità il nostro corpo senza che ce ne accorgiamo, riuscirà a «vedere» pure quelli emessi dal cuore caldo della nostra Terra dove altre reazioni nucleari lo tengono sempre incandescente.

Fonte: Corriere.it 

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11 commenti

paolo marani

“….dal cuore caldo della nostra Terra dove altre reazioni nucleari lo tengono sempre incandescente.”
So che c’è qualche fisico tra di noi, per favore ci potrebbe spiegare, ovviamente solo sommariamente, di quali reazioni nucleari si tratta? Di fissione, possibile con grandi quantità di uranio concentrato nel nucleo dalla gravità stessa?

Giuseppe Murante

Sommariamente.
La reazione nucleare che fornisce energia al Sole (ed alle altre stelle “piccole”) e gli consente di non “collassare” (=cadere su se stesso sotto l’azione della propria forza di gravita’) e’ la fusione nucleare, che (in modo molto semplificato) trasforma 4 nuclei di idrogeno in un nucleo di elio. La fissione nucleare non c’entra, essendo il processo opposto di “rottura” di un nucleo grande in vari piu’ piccoli.

Nel processo, 4 protoni (nuclei di idrogeno) carichi positivamente si trasformano in 2 protoni e due neutroni (come dice il nome, senza carica elettromagetica) che assieme costituiscono il nucleo di elio. La massa totale dell’elio e’ leggermente inferiore a quella dei 4 protoni; l’eccesso si trasforma in energia secondo la notissima formula di Einstein, E=mc^2. Il ciclo si chiama ciclo protone-protone.

Nel processo si genera energia elettromagnetica (fotoni). Questa viene subito assorbita e poi riemessa, “tenendo su” la stella. Dopo milioni di anni di assorbimenti e riemissioni, emerge dalla superficie, chiamata fotosfera. A questo punto, parte dei fotoni ci raggiunge, ci riscalda e ci abbronza 🙂 dopo circa 8 minuti.

Nello stesso processo si generano particelle chiamate neutrini, di massa piccolissima (misurata solo da pochi anni) e neutri. Questi, non interagendo praticamente con nulla, emergono immediatamente dalla stella ed arrivano a noi circa 8 minuti dopo essere stati prodotti (il diametro del sole su questa scala e’ troppo piccolo per fare differenza nel tempo di arrivo).

Le caratteristiche dei neutrini prodotti dalla fusione nell’interno del sole (energia, numero…) sono state previste teoricamente sin dagli anni 60, se non erro, ma per la prima volta “osservate” dall’esperimento borexino di cui parla questo thread.

E’ una misura degna di premio Nobel, probabilmente.

Giuseppe Murante

…ps: precisazione a quanto scritto sopra:
mi rendo conto di essermi espresso male.
TUTTE le stelle funzionano con la fusione nucleare, anche quelle grandi, nelle quali pero’ si pensa sia al lavoro un ciclo equivalente ma diverso nei dettagli che si chiama ciclo CNO (carbonio-azoto-ossigeno)

Bruna Tadolini

Forse Paolo chiedeva se queste reazioni di fissione ci sono anche “nel cuore caldo della nostra Terra dove altre reazioni nucleari lo tengono sempre incandescente”

E se non sono di fissione cosa sono queste “altre reazioni”?

Giuseppe Murante

Ah.. non ho letto la prima frase… forse colpa dell’ora un po’ tarda 🙂

Nel nucleo della terra le reazioni sono in effetti di fissione nucleare, dei nuclei a decadimento radioattivo lento come l’uranio 238. Anche quelle producono neutrini.

Nuclei del genere si concentrano nel cuore metallico del pianeta durante la sua formazione. Tra l’altro, si pensa che l’energia generata contribuisca a mantenere il pianeta geologicamente attivo, il che potrebbe essere molto importante per le sua abitabilita’..

Pino

Uh che figata non sono l’unico fisico! E pure l’altro si chiama Giuseppe! Il mio prof. di Fisica Teorica però lo chiamerebbe Astrologo Quantistico 😀
A parte che mi sfugge un attimo la pertinenza di questo post con l’UAAR, Borexino mi è sempre piaciuto. Figata.

paolo marani

Ringrazio Giuseppe e Bruna, mi pareva infatti che la massa terrestre fosse decisamente troppo piccola per innescare la fusione nucleare, dunque è ancora così.

Giuseppe Murante

@bruna
Eh, qui mi prendi in castagna… avevo sentito parlare solo vagamente della possibilita’ di fenomeni di fissione in natura, ma non so piu’ di quello che c’e’ scritto su wiki.

So solo che l’ipotesi non e’ praticamente considerata in planetologia, ma non so perche’!!

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