Neutrini: prossima fermata Polo Sud

I neutrini sono uno degli argomenti «caldi» di questi mesi. In particolare gli ultimi dati raccolti e pubblicati sembrano dare indizi importanti per comprendere i gamma ray burst, esplosioni cosmiche tra le più potenti mai osservate
 
Prendete un cubo di ghiaccio con i lati lunghi un chilometro e un volume quattrocento volte più grande di quello della piramide di Cheope. Foderatelo con 5 mila sensori ottici e aspettate che venga attraversato dai neutrini provenienti dallo spazio più profondo. Questo è quello che hanno fatto in Antartide, nei pressi della stazione americana Amundsen-Scott, gli scienziati dell’IceCube Neutrino Observatory, il più grande detector di neutrini al mondo, costruito con l’obiettivo di rivelare i neutrini prodotti a seguito di eventi astrofisici catastrofici, come l’esplosione di una stella, l’interazione tra un buco nero e una stella di neutroni, oppure la manifestazione di quelli che vengono chiamati gamma ray burst (GRBs), in italiano esplosioni di raggi gamma.
 

Alle porte dell’IceCube Neutrino Observatory (Immagine: IceCube Collaboration/NSF)

 
Esplosioni cosmiche
Un articolo pubblicato su Nature il 19 aprile scorso dagli scienziati dell’IceCube sembra gettare nuova luce sulla natura dei cosiddetti GRBs. Queste incredibili esplosioni cosmiche le più energetiche osservate finora nell’universo sono il risultato dell’instabilità di alcuni buchi neri estremamente massivi situati al di fuori della nostra galassia e sarebbero responsabili della produzione di quelli che i fisici chiamano «raggi cosmici altamente energetici».
Scoperti esattamente 100 anni fa dal fisico austriaco Victor Hess, i raggi cosmici sono particelle cariche prodotte dal Sole, dalle altre stelle oppure dalle esplosioni delle supernove. Bombardano la Terra ininterrottamente, ma per nostra fortuna interagiscono con gli atomi dell’atmosfera terrestre, generando una cascata di particelle più leggere e meno energetiche che non hanno conseguenze sugli esseri viventi.
 

La cascata di particelle prodotta dall’urto di un raggio cosmico con l’atmosfera (Immagine: NSF/Yang)

 
Dallo spazio al Polo Sud
Gli studiosi sanno quasi tutto di queste particelle, ma non riescono ancora a capire come mai alcune di esse (si tratta per la maggior parte di protoni) abbiano energie elevatissime, in alcuni casi 100 milioni di volte superiori a quelle dei protoni che corrono lungo l’LHC del Cern a Ginevra. I raggi cosmici altamente energetici sono questi e appassionano da alcune decine di anni gli astrofici di tutto il mondo. La domanda è essenzialmente una: chi è in grado di produrre particelle con energie così elevate?
Fino ad oggi gli indiziati principali sembravano essere i GRBs, ma i risultati presentati dai ricercatori dell’IceCube sembrano escludere questa possibilità. Il modello attuale prevede che i protoni altamente energetici prodotti dai GRBs interagiscano con i raggi gamma dando alla luce neutrini che corrono indisturbati nello spazio intergalattico manifestando il primo segno di vita soltanto nei ghiacci di un pianeta lontano. Sono proprio questi i neutrini «fotografati» dai sensori ottici dell’IceCube.
 
I cari vecchi neutrini
Lo studio pubblicato su Nature ha riguardato l’attività di 300 GRBs, osservati tra il maggio del 2008 e il dicembre 2010. Risultato: i neutrini rivelati sono circa 4 volte meno di quelli che i modelli prevedono. «L’assenza imprevista dei neutrini», ha dichiarato Greg Sullivan, responsabile del progetto, «ci costringe a rivedere seriamente la teoria secondo la quale i gamma ray burst sarebbero i responsabili della produzione dei raggi cosmici altamente energetici». Tutto questo, conclude Sullivan, «grazie alla debole luce blu prodotta nel ghiaccio dal passaggio delle più sfuggenti particelle dell’universo». Non saranno più veloci della luce, ma a quanto pare il fascino esercitato dai neutrini sugli studiosi di mezzo mondo resta immutato.

Per la lezione

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