Breve storia del neutrino

5. Origine e numero di neutrini

di Paolo Lenisa

 

sxt big bangNeutrini del Big Bang

 

Un secondo dopo il Big Bang icona_glossario , l’enorme numero di neutrini prodotti nell’immane esplosione cominciò liberamente a propagarsi nello spazio. Oggi, di quei neutrini vecchi quasi 14 miliardi di anni, ve ne sono ancora circa 300 in ogni centimetro cubo di spazio! Li chiamiamo per questo “neutrini fossili”. L'energia di questi neutrini fossili è però estremamente bassa e per questo motivo sono attualmente impossibili da rivelare.

 

 

sxt soleNeutrini solari

 

Una grande quantità di neutrini viene prodotta all'interno delle Stelle e in particolare del Sole. I neutrini vengono emessi nel nucleo del Sole durante le reazioni di fusione termonucleare icona_glossario , responsabili della produzione dell'energia, successivamente fuoriescono, giungendo fino alla Terra. Basti pensare che ogni centimetro quadro del nostro corpo è attraversato da 60 miliardi di neutrini solari al secondo!

 

 

sxt esposione supernova 1987aNeutrini dalle supernove

 

Ad esclusione del Sole, i neutrini prodotti da tutte le Stelle giungono sulla Terra con una intensità molto debole a causa dell'enorme distanza che le separa. Un'eccezione è costituita dall'esplosione delle Supernovae icona_glossario , Stelle massive che, dopo aver esaurito il loro combustibile nucleare, collassano ed esplodono. Esse emettono un’enorme quantità di energia sotto forma di luce, di materia e di neutrini. Una supernova che esplode emette in un minuto l’energia emessa dal Sole in duecento anni. Per giorni, rimane l’oggetto più splendente della notte! Solo lo 0.1% dell’energia dell’esplosione va in luce, il 99.9% va in neutrini!

Il 23 Febbraio 1987 ciascun essere umano fu attraversato da 10000 miliardi di neutrini prodotti nell’esplosione della supernova SN1987A. Si può stimare che circa un milione di persone ebbero uno di tali neutrini interagente nel loro corpo!

 

sxt nulceo terraI geo neutrini

 

All'interno della Terra sono presenti minerali contenenti elementi radioattivi tra cui l'uranio e il torio; i nuclei di questi elementi decadono emettendo antineutrini elettronici ed energia sotto forma di calore. L'energia prodotta corrisponde a circa 20.000 centrali elettriche da 1 GigaWatt (109 Watt) e contribuisce a mantenere incandescente sia il nucleo che il mantello terrestre.

 

 

sxt reattori-nucleariNeutrini prodotti dai reattori nucleari

 

Durante le reazioni di fissione nucleare icona_glossario che avvengono all' interno di un reattore nucleare vengono prodotti, oltre a neutroni e altri prodotti di fissione, anche antineutrini elettronici. Ogni reattore nucleare è quindi una sorgente di antineutrini elettronici. In particolare, un reattore di media potenza produce qualcosa come 100 miliardi di miliardi di neutrini al secondo!

 

 

storia

Corsi e ricorsi di supernove

Nel 1054 nel cielo della famosa nebulosa del Granchio brillò una supernova. Il fenomeno si protrasse per oltre 20 giorni anche nel cielo diurno quasi come un altro Sole. Gli astronomi cinesi ed arabi la notarono e scrissero del fatto. In Europa nessuno si prese la briga di scriverlo, solo un frate collegò questo fatto con la morte recente di papa Leone IX e scrisse che l’anima di tale papa brillò nel cielo, anche diurno, per molti giorni.


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Nel 1572 apparve una nova nel cielo della costellazione di Cassiopea. Vari astronomi, tra i quali il noto Tycho, verificarono con gli strumenti dell’epoca l’estraneità della nova dal mondo sublunare. Questo fatto metteva in crisi l’immutabilità dei cieli conclamata dalla filosofia aristotelica e mutuata dalla teologia tomista. C’erano argomenti sufficienti per mettere in dubbio molte convinzioni radicate e spingere le persone più creative a criticare la cultura antica ed a pensare in modo indipendente.

La Supernova 1987a è una supernova risultata visibile dalla Terra a partire dal febbraio 1987 nella Grande Nube di Magellano, una galassia satellite della Via Lattea. Fu la prima occasione per gli astronomi moderni di osservare una supernova relativamente vicina. Il flusso di neutrini emesso fu osservato simultaneamente in tre separati rivelatori, che erano stati costruiti per studiare il problema dei neutrini solari. Anche se il numero totale dei neutrini raccolti fu limitato (24 in totale), si trattava di un incremento notevole rispetto al livello di fondo osservato. Fu la prima occasione in cui dei neutrini emessi da una supernova venivano osservati direttamente, e le osservazioni furono coerenti con i modelli teorici di supernova, dove la maggior parte dell'energia del collasso viene dispersa nello spazio sotto forma di neutrini.

Il numero di esplosioni di supernove galattiche è di una ogni 30-50 anni in media, dato che da più di 400 anni nella via Lattea non se ne vedono, la prossima non dovrebbe tardare, ma nessuno può prevedere quando. Vari esperimenti puntano alla rivelazione dei neutrini della prossima Supernova che esploderà nella nostra Galassia. Questi esperimenti devono essere necessariamente di grande massa e posti in laboratori sotterranei, per essere schermati dai raggi cosmici che disturberebbero le misure.

I fatti straordinari possono essere ignorati se manca la cultura per apprezzarli. Tra l’anno 1000 ed il 1500 c’è stata una vera rivoluzione nella mentalità di molte persone e questo portò alla nascita della scienza. L’esplosione della supernova che cinquecento anni prima rappresentò un evento non degno di nota, mise in crisi il pensiero del tempo. L’esplosione di una supernova nelle vicinanze della Terra ai giorni nostri, rappresenterebbe uno degli avvenimenti più importanti del secolo per le informazioni che ci fornirebbe per mettere alla prova la nostra comprensione dell’Universo.

 


ultimo aggiornamento maggio 2014

 

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