Coelum Astronomia 225 - 2018 - Page 74

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vicino una sorgente di neutrini cercate una banana: le banane, infatti, contengono potassio, il cui isotopo potassio-40, contenuto in piccolissima parte, è radioattivo e, decadendo, produce neutrini. Ma anche noi tutti ne produciamo, sempre per via del potassio-40 contenuto dentro di noi, all’incirca 340 milioni al giorno!

Il numero di neutrini creato nelle reazioni nucleari del Sole era stato calcolato già negli anni ‘60, tuttavia gli esperimenti non confermavano i risultati teorici: circa 2/3 dei neutrini attesi mancavano all’appello. I fisici si trovavano di nuovo davanti a un altro enigma da risolvere: forse il modello teorico delle reazioni nucleari del Sole era sbagliato? Lo erano i risultati dell’esperimento? O c’era qualche comportamento bizzarro, ancora non conosciuto, per cui i neutrini sparivano?

Bruno Pontecorvo, fisico italiano, fu il primo a ipotizzare che i neutrini potessero cambiare periodicamente sapore durante il loro percorso, trasformandosi uno nell’altro secondo un fenomeno quantomeccanico chiamato “oscillazione”.

Nel 1998, i risultati dell’esperimento Super-Kamiokande dimostrarono che i neutrini che arrivavano dall’atmosfera avevano in parte cambiato il loro sapore prima di giungere al rivelatore. Il rivelatore di questo esperimento è stato costruito 1 km sotto la superficie terrestre, nella miniera di Kamioka, in Giappone, ed è costituito da una enorme tanica cilindrica (41,4 metri di altezza per 39,3 metri di diametro) riempita con 50.000 tonnellate di acqua ultrapura. Sulle sue pareti oltre 11.000 tubi fotomoltiplicatori – un tipo di rivelatore in grado di rivelare debolissimi “flash” di luce – segnalano quando un neutrino, attraversando la tanica, interagisce con uno degli atomi dell’acqua creando il leptone carico a esso associato. In particolare, questo rivelatore può distinguere neutrini elettronici e muonici dai deboli “flash” di luce blu, detta luce Cherenkov, originati con diversa forma e intensità dal passaggio degli elettroni e muoni prodotti, e può anche capire la direzione di provenienza del neutrino.

Il gruppo di ricerca guidato da Takaaki Kajita si rese conto che i neutrini muonici provenienti dall’alto del rivelatore erano più numerosi di quelli provenienti dal basso, che prima di

Sopra. L’osservatorio per neutrini Super-Kamiokande. Crediti: ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo.