Tutto quello che sappiamo su come il Sole produce i neutrini



(foto: Borexino Collaboration. L’esperimento Borexino ai laboratori del Gran Sasso dell’Istituto nazionale di fisica nucleare).

Sfuggenti, velocissimi, i neutrini provenienti dal Sole, che ogni secondo arrivano a miliardi sulla Terra (e attraversano il nostro corpo) sono stati studiati per dieci anni dall’esperimento Borexino. Ed oggi, dopo più di 10 anni di indagini, arriva un quadro complessivo, una sorta di fotografia dettagliatissima, dei meccanismi di produzione dei neutrini e del funzionamento della nostra stella. L’esperimento, situato presso i Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) ha pubblicato i risultati in uno studio su Nature.

In generale i neutrini sono particelle che non hanno carica, hanno una massa piccolissima e passano indisturbati nella materia, tutte caratteristiche che consentono loro di penetrare per profondità enormi nella Terra. In particolare, una delle sorgenti di queste particelle è proprio il Sole. Nella nostra stella, che è un reattore a fusione nucleare naturale, avvengono continuamente processi di fusione di due protoni, alla base della trasformazione dell’idrogeno in elio.

Questo processo genera in continuazione un’ampia quantità di neutrini che raggiungono la Terra ed è allo stesso tempo responsabile del 99% di tutta l’energia solare prodotta.

Così, l’idea dei ricercatori è che studiando il comportamento dei neutrini si possa comprendere meglio anche il funzionamento del Sole. Considerando appunto che la fusione protone-protone alla base della produzione dei neutrini è anche responsabile di quasi tutta l’energia solare, la misura di tutti i flussi di neutrini riesce a fornire un quadro completo dell’energia della nostra stella in questi 10 anni. Un po’ come quando si è in una foresta, riuscire a identificare tutti i tipi di alberi presenti aiuta a capire anche come è fatto il bosco.

“Con la misura simultanea e ad alta precisione dei flussi di neutrini solari dalla catena pp in un medesimo rivelatore”, spiega Gioacchino Ranucci, ricercatore dell’Infn e co-portavoce dell’esperimento Borexino, “questo esperimento è l’unico apparato che da solo riesce contemporaneamente a gettare piena luce su che cosa alimenta il motore del Sole, e quindi delle stelle, e sul fenomeno di oscillazione dei neutrini”.

Ma ottenere questa misura non è semplice, dato che un rilievo effettuato sulla superficie terrestre potrebbe soffrire di eventuali interferenze, legate alla presenza di segnali prodotti da altre particelle provenienti dal cosmo e alla radioattività naturale. Per eliminare questa interferenza, Borexino è stato realizzato sotto le rocce, a circa un chilometro e mezzo di profondità sotto il Gran Sasso.

L’esperimento è contenuto in una enorme sfera di acciaio di 13,7 metri di diametro e sembra una grande matrioska, immersa in 2400 tonnellate di acqua ultrapura. Nel cuore dell’esperimento ci sono 300 tonnellate di liquido scintillatore con cui interagiscono i neutrini, producendo lampi di luce. Amplificando questi segnali è possibile vedere e registrare i lampi prodotti dai neutrini (ogni giorno sono alcune decine) e rilevare così i neutrini stessi.

In particolare Borexino riesce a investigare il meccanismo di produzione di energia dal Sole, identificando i neutrini a bassa energia, pari ad 1 MeV (MegaelettronVolt) prodotti sulla superficie del nucleo solare.

In questo caso, il risultato degno di nota è che l’esperimento è stato l’unico – sottolineano i ricercatori – a identificare e distinguere tutti i neutrini prodotti nella catena pp (protone-protone), ovvero nelle varie reazioni nucleari nel nucleo del Sole che sono avviate dalla fusione di due protoni. E grazie a queste misure conosciamo il Sole con una precisione senza precedenti.


Fonte: WIRED.it