E il neutrino dove lo mettiamo? *
Questo articolo è stato inserito nella sezione d'archivio "Radiazioni di fondo: quante sono?"
E' veramente impossibile vedere cosa è successo nei primi 380 000 anni dell'Universo? Vi ho sempre detto di sì, ma, in realtà sbagliavo e devo chiedere scusa a una particella che fa di tutto per nascondersi e passare inosservata.La sua timidezza la fa spesso dimenticare...
Non posso, sicuramente, entrare nei dettagli (anche perché nessuno li conosce ancora), per cui prendete questo brevissimo articolo come un atto di scusa verso i neutrini. Ho parlato spesso di impossibilità di "vedere" cosa sia realmente successo nell'Universo prima della radiazione cosmica di fondo. Questo limite deriva dai fotoni, l'unica particella (o onda) che può ancora raggiungerci (malgrado il lunghissimo percorso effettuato) anche se è partita solo 380 000 anni dopo il Big Bang. Prima di allora, i fotoni erano intrappolati nella zuppa primordiale e hanno dovuto aspettare che gli elettroni si accoppiassero con i nuclei atomici per avere via libera.
In realtà vi ho mentito e chiedo scusa, soprattutto a un gruppo di ricerca indiano che sta facendo dei neutrini il proprio campo di battaglia. Vi è, infatti, un'altra particella che potrebbe raccontarci la storia dell'Universo anche nelle fasi veramente primitive: il neutrino. Sappiamo che essi nascono sempre e ovunque (nelle stelle e quindi nel Sole, nelle esplosioni cosmiche e addirittura nel decadimento degli elementi radioattivi). Quando provengono dalle supernove (grandi produttrici di neutrini) li chiamiamo cosmici per la loro ovvia origine. Essi interagiscono ben poco con la materia e ogni giorno ne siamo attraversati senza risentirne assolutamente. Essi possono attraversare la materia senza colpo ferire. Un grande vantaggio, ma anche un grande problema per rilevarli. Non per niente non siamo ancora sicuri se abbiano davvero una massa...
Tuttavia, ogni tanto interagiscono ed esperimenti effettuati sotto centinaia di metri di roccia sono riusciti a individuarne qualcuno a seguito della supernova del 1987 nella Grande Nube di Magellano. Il meccanismo di rilevamento è relativamente semplice. A quella profondità nessuna particella cosmica può penetrare. Ne segue che se avviene una qualche tipica reazione su un protone o qualche altro fratellino, l'unico colpevole può essere un neutrino. Si spera di realizzare al più presto rivelatori capaci di andare ben oltre di qualche caso isolato e di riuscire anche a "capire" l'origine dei piccoli e timidissimi abitatori del Cosmo. D'altra parte ve ne sono tantissimi e liberi di andare dove vogliono. C'è solo l'imbarazzo della scelta!
La cosa più interessante, però, sarebbe riuscire a determinare un qualcosa di analogo al rumore cosmico di fondo dei fotoni, ossia il rumore cosmico di fondo dei neutrini. Perché sarebbe così importante? Elementare cari amici: i neutrini, proprio per le loro caratteristiche di bassissima interazione con tutto il resto, si sono disaccoppiati dalla zuppa primordiale non più tardi di un secondo dopo il Big Bang. Leggerli e studiare le informazioni che racchiudono ci aprirebbero un libro di storia veramente antica, quella che va da un secondo fino a 380 000 anni dopo il Big Bang (ma non solo), quando, finalmente, i fotoni hanno avuto via libera.
In poche parole, sta per nascere una nuova astrofisica, quella che stringerà amicizia con la particella più nascosta e forse più numerosa. Non avranno bisogno di gallerie scavate dai "preparatissimi" ministri italiani, ma solo e soltanto di qualcosa capace di segnalarli ed estrarre le informazioni che sicuramente portano ancora con loro.
Forza neutrini, siamo tutti con voi e... scusatemi tanto!
NEWS! Individuata una macroscopica violazione di simmetria tra materia e antimateria grazie ai neutrini.
11 commenti
Bellissimo Enzo e onore a questa particella, a volte la timidezza racchiude in se tanta forza ,si tratta solo di esprimerla. Tra l'altro a volte è meglio parlare più di rado (come fanno appunto i neutrini) ma dire cose sensate che parlare tanto e far capire subito che in realtà ci manca quel minimo di intelligenza e buon senso (come fanno appunto spesso certi "preparatissimi" politici italiani ). Mi sbaglio Enzo o la fisica delle particelle ipotizza più tipi di neutrino a seconda della loro provenienza?
dici bene Mario! E proprio certe differenze potrebbero aiutare a riconoscerli...
Ciao Enzo,
rimango un pò perplesso da questa interazione sotto centinaia di metri di roccia.
E' dovuta al fatto che "resistono" all'interazione con la materia solo entro un certo limite o c'è qualcosa di diverso?
Un salutone a tutti.
Andrea
Caro Enzo,
ti faccio una domanda forse sciocca, ma è un dubbio che m'è saltato in mente e me lo vorrei togliere: nonostante la loro elusività, mi confermi che i neutrini sono comunque soggetti all'influenza di un campo gravitazionale come i fotoni e tutte le altre particelle?
In sostanza, un neutrino che passa vicino ad un oggetto molto massiccio, viene "curvato" esattamente come un fotone? Oppure tira dritto facendo la linguaccia al nostro Einstein?
La risposta esatta dovrebbe essere la prima, cioè curva come le altre particelle, ma mi è venuto il dubbio e me lo vorrei togliere.
Grazie come sempre,
Alex.
Ciao Andrea.Andrea,
provo a risponderti io sperando di non scrivere castronerie... eventualmente, se Enzo mi smentirà, sarai libero di insultarmi ;)
Allora, la necessità di stare centinaia di metri sotto terra dovrebbe dipendere dall'estrema sensibilità che dovrebbero avere questi "rilevatori di neutrini"; Se li ponessimo "all'aria aperta", la presenza di tante altre onde e/o particelle, fotoni compresi, dovrebbe disturbare talmente tanto questi apparecchi, da non permettere più la rilevazione dei neutrini stessi.
Per farti qualche esempio, sarebbe come tentare di udire il suono del vento durante un concerto rock, oppure osservare la Via Lattea la notte di capodanno nel centro di Las Vegas!
Spero di essere stato d'aiuto
Un caro saluto,
Alex.
Ciao Alex,
mi sembra molto sensata la cosa, grazie.
Mi rimane il dubbio comunque sul tipo di interazione che possa crearsi ogni tanto con i neutrini .
Ciao
Andrea
Io sarò invece cattivo coi neutrini
e mi chiedo soprattutto che tipo di informazione ci possono dare, se è vero che non interagiscono con nulla, se non in casi particolarissimi. A pensarci bene, i fotoni ci sono utilissimi perché dalla loro interazione con la materia otteniamo un sacco di conoscenze e di applicazioni, basti pensare che grazie agli spettri di assorbimento e di emissione capiamo tante cose sulla composizione chimica di un corpo (tralasciamo poi quelle tecnologiche, dalle onde radio alle applicazioni dei laser): ma coi neutrini? 
Scusate la mia natura ingegneristica...
"Ci sono più cose in cielo e sottoterra Orazio di quante ne sogni la tua filosofia" così direbbe oggi il caro Guglielmo...
I neutrini sono le particelle più elusive che si conoscano (a meno che non si tenga conto della materia e dell'energia oscura :mrgreen:) malgrado siano molto abbondanti ,credo superati solo dai fotoni.
Mi mette un po' di apprensione essere attraversato costantemente, notte e giorno da questa miriade di particelle invisibili che arrivano da tutte le parti.
Fortunatamente interagiscono poco con la materia, altrimenti ci sarebbero meno atomi stabili e noi non saremmo qui a discutere di essi
Aspettiamo il mega neutrino-scopio da un km cubo del Tirreno...
carissimi,
vorrei passare le vostre domande a chi è ben più esperto di me... devo fare nomi? Mi hanno detto, però, che è molto occupata a devolvere finanziamenti per scavare sotto tutta l'Italia e creare una rete autostradale per neutrini e non posso disturbarla...
Facciamo i seri (per non piangere) e cerco di rispondere a tutti (se dimentico qualcosa fatemelo presente).
Il fatto che i neutrini non hanno carica elettrica e massa eventuale piccolissima (infinitesima rispetto anche a quella dell'elettrone), comporta che essi possono passare attraverso la materia (ricordatevi che la materia è piena di vuoto!) senza avere quasi interazioni. Tuttavia, subiscono il campo gravitazionale e la forza nucleare debole e quindi ogni tanto, e se sono sfortunati, interagiscono con qualche particella (ad esempio i protoni) dando luogo a reazioni ben controllabili. Tuttavia, per avere un evento del genere la probabilità è bassissima e quindi si deve avere molta fortuna e predisporre rilevatori molto grandi (una volta erano anche solo di acqua pesante e/o acqua pura). perché sono messi sottoterra? Proprio perché sono le uniche particelle in grado di giungere fino a quel punto senza essere bloccate prima. Se ben ricordo, per fermare un neutrino ci vorrebbe un muro di piombo delle dimensioni di poco meno di un anno luce.
I neutrini sono di tre tipi e sono legati agli elettroni, ai muoni e ai leptoni. Ognuno di loro si comporta diversamente nelle reazioni ed è anche capace di oscillare da uno stato a un altro cambiando "sapore". Ne segue che, a seconda di come si comporta nell'interazione con un protone cede un sacco di informazione legata alla sua natura e alle sue caratteristiche che sono, a loro volta, legate a quella della loro origine e al loro valore energetico. Non sono molto diversi dai fotoni, solo che la loro informazione è più difficile da vedere e loro sono molto meno ciarlieri...
Finora si è riusciti a localizzare quelli solari e quelli delle supernove e le caratteristiche hanno permesso di separarli. Basta andare un po' più in là e cercare a energie più basse (migliorando i ricevitori) e penso che il rumore di fondo salterà allo scoperto così come è stato trovato quello fotonico nelle microonde. A questo punto, avremmo in mano i residui di ciò che è partito un secondo dopo il Big Bang, dato che la maggior parte di quei neutrini primordiali nessuno è riuscito a fermarla....
Io sono molto ottimista, anche se non ho idea di come saranno da studiare le reazioni per descrivere la loro storia più antica...
grazie mille per la spiegazione, non avevo mai avuto chiaro concetto di come il neutrino possa rilasciarci le sue informazioni.
certo che pensandoci su dovevano esserci per forza dei modi, infatti in un modo o nell'altro l'informazione nel nostro universo viene sempre conservata e rimane in qualche modo "consultabile"!
Un anno luce di piombo??? Azz...allora vuol dire che nei laboratori del gran sasso rilevano tranquillamente anche i neutrini che provengono dall'altra parte della terra...