A caccia di neutrini

10. …Underice, Underwater

di L. Benussi, F. Toti Lombardozzi, A.Venturelli

per acchiapparli nelle profondità dei ghiacci antartici... e negli abissi marini…

Non c’è verso di poterli affrontare alla luce del Sole;

se non è possibile farlo neppure nelle visceri della Terra, non vi sono alternative ai ghiacci polari e agli abissi marini. Ancora più elusivi, infatti, sono i neutrini di alta energia (intorno al Tev icona_glossario), gli unici che possono darci informazioni sui fenomeni astrofisici nei quali sono implicate grandi quantità di energia come: esplosioni di supernova, nuclei galattici attivi, sistemi binari formati da una stella di neutroni con disco di accrescimento, gamma ray icona_glossario burst.

Per captare neutrini così energetici è necessario disporre di rivelatori molto estesi, tanto da non poter essere sistemati in miniere oppure in laboratori ricavati all’interno delle montagne (per non considerare i costi proibitivi per la loro realizzazione), e protetti nei confronti della radiazione cosmica indesiderata. Gli ambienti ideali per accogliere rivelatori adatti allo scopo sono gli abissi marini e i ghiacci polari.

Uno spessore di alcuni chilometri di ghiaccio o di acqua è sufficiente a bloccare il disturbo rappresentato dalle altre particelle della radiazione cosmica, in particolare dai muoni atmosferici provenienti dall’alto rispetto al rivelatore.

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fonte immagine: www.ishtar.df.unibo.it

 Nei ghiacci dell’Antartide Esiste un gigantesco telescopio neutrinico per rivelare i neutrini energetici che vi arrivano dagli antipodi dopo aver attraversato la Terra. AMANDA. Nello stupendo scenario del Monte Erebus in Antartide, dopo l’attuale fase sperimentale attuata con il prototipo AMANDA, verrà installato IceCube il primo gigantesco telescopio per l’osservazione dei neutrini di altissima energia che arrivano dallo spazio, che dovrebbe diventare operativo nel 2006. 2006. AMANDA (Anctartic Muon And Neutrino Detector Array) è in grado ora di catturare un centinaio di neutrini da più di 1012 eV all’anno, è costituito da 3 cavi di 1200 metri e da 10 cavi di 500 metri. Ogni cavo porta una trentina di moduli ottici. Ogni modulo ottico è in pratica un fotomoltiplicatore che raccoglie la luce Cherenkov icona_glossario emessa dai muoni icona_glossario che si muovono a velocità superiori alla velocità della luce nello stesso mezzo (nel ghiaccio 226 mila km/s).

Infatti AMANDA non vede direttamente i neutrini, è in grado invece di captare la luce Cherenkov emessa dai muoni che vengono prodotti da una eventuale collisione di un neutrino con un nucleone. all’interno del rivelatore.

AMANDA osserva i muoni prodotti dai neutrini provenienti dalla parte opposta della Terra (emisfero settentrionale) ed è in grado di stabilire con grande accuratezza la loro energia e la direzione di provenienza.

L’accuratezza della risoluzione angolare è molto importante ai fini della individuazione nel cielo della sorgente neutrinica, un nucleo galattico attivo o una galassia nella quale si sia verificata una potente esplosione di raggi gamma. Gli scienziati pensano che nei nuclei di una galassia attiva abbiano origine raggi cosmici di altissima energia che, accelerati dal potente campo magnetico del buco nero supermassiccio centrale, vengano espulsi violentemente dal nucleo.

Queste particelle ultraenergetiche produrrebbero neutrini collidendo con nucleoni della materia interstellare della stessa galassia. I neutrini molto energetici (1017 eV) così prodotti, viaggiando nel cosmo, possono arrivare sulla Terra ed essere rivelati.

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fonte mmagine: http://amanda.physics.wisc.edu

IceCube

Sarà il più grande rivelatore per neutrini energetici in quanto occuperà un volume di un chilometro cubo nei ghiacci dell’Antartide, fra 1400 e 2400 metri di profondità. 

Esso sarà costituito da circa 5000 sensori rappresentati da fotomoltiplicatori disposti lungo 80 cavi in ragione di 60 per cavo. I sensori captano la luce Cherenkov emessa dai muoni, la trasformano in impulsi elettrici che vengono trasmessi all’elaboratore di cui ogni fotomoltiplicatore è dotato. Tutti i segnali sono trasmessi al computer del centro di calcolo ed elaborazione dati.

Ifisici di IceCube sono convinti che il rivelatore riuscirà a cogliere questi messaggeri cosmici, ancor più speciali perché ci portano informazioni relative agli eventi più violenti e drammatici che si verificano nell’universo, dalle esplosioni di supernova ai gamma burst.

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fonte immagine http://amanda.physics.wisc.edu
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Ultima modifica: 28 maggio 2018

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