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UNIVERSO/ IceCube: il più grande osservatore di neutrini, misteriosi abitanti del cosmo

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Gli sviluppi della fisica moderna hanno svelato agli scienziati che la materia “che si vede”, come le stelle, le galassie, i pianeti, non è che la più piccola parte dell’Universo nella sua interezza: gran parte della sua massa, infatti, è invisibile e si nasconde alla vista dei più sofisticati strumenti di osservazione ottica, ma esiste e pervade l’Universo in ogni sua parte. Fra le decine di particelle predette dai modelli teorici, il principale indiziato come costituente della cosiddetta “materia oscura” è il neutrino, elusivo abitante del cosmo, che ha fra le sue caratteristiche principali quella di interagire molto raramente con la normale materia barionica, quella “che si vede” e che va a costituire gli elementi chimici di cui tutti gli oggetti -dalle stelle, ai pianeti, al nostro corpo- sono fatti. Siamo immersi in un mare di neutrini, che ci attraversano da ogni parte, e non ce ne accorgiamo minimamente.

Per andare a catturare i segni della presenza di neutrini, i fisici delle particelle e gli astrofisici hanno concepito particolarissimi “osservatori”, totalmente diversi da quelli derivati dall’astronomia ottica, che sfruttano un fenomeno noto come “effetto Cherenkov”, dal nome dello scienziato Russo che lo individuò negli anni ’50 del XX secolo. Per catturare la luce dell’effetto Cherenkov servono rilevatori speciali, che riescano a rilevare le deboli emissioni di luce blu dovute all’interazione di particelle cariche con le molecole del mezzo attraversato. Il mezzo, poi, deve per forza di cose essere trasparente alla luce Cherenkov, ma sufficientemente denso, esteso ed omogeneo per consentire una ragionevole statistica degli eventi di interazione, inoltre il luogo delle osservazioni deve essere sufficientemente protetto dalle altre particelle energetiche che continuamente colpiscono la superficie terrestre, come i raggi cosmici. I “telescopi” dei cacciatori di neutrini sono perciò immense vasche d’acqua purificata -il mezzo trasparente alla radiazione Cherenkov- poste nelle profondità della terra -lo schermo dalle altre radiazioni-, come per esempio i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS), in Italia, che ospitano diversi esperimenti legati all’osservazione dei neutrini.

Anche in queste condizioni, i neutrini rilevati sono meno di quello che si potrebbe osservare, per via delle limitate dimensioni delle vasche. Negli ultimi anni, perciò, si è andati ben al di là delle vasche di osservatori come il Gran Sasso: si sono impiantati osservatori direttamente nel mare o nei ghiacci antartici. Nel Mediterraneo e al Polo Sud si sono iniziati imponenti esperimenti, tesi a realizzare enormi siti di osservazione simili a quelli già operanti nelle viscere della terra: esperimenti come Nestor, Antares e Nemo nel Mediterraneo hanno dimensioni impressionanti, e consistono in una serie di colonne di rilevatori che si sviluppano a grandi profondità. I rilevatori di Nemo, per esempio, esperimento a guida italiana, posizionato nelle acque del Mare Ionio, a 40 miglia marine da Capo Passero in Sicilia, toccano nel punto più basso 3250 metri di profondità e investono quasi un chilometro cubico di mare.



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