Borexino e i neutrini solari
Borexino e i neutrini solari
La rivista Nature ha pubblicato il 28 agosto scorso un articolo sull’esperimento Borexino presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso in cui si annuncia la prima misura diretta in tempo reale dei neutrini prodotti dalla fusione nucleare di due protoni, il primo passo di una catena di reazioni che, trasformando idrogeno in elio, produce l’energia solare.
Questo fondamentale risultato conclude un viaggio scientifico durato due secoli e offre al contempo nuovi spunti per lo studio del Sole e di quelle ineffabili e leggerissime particelle prive di carica elettrica chiamate, da Enrico Fermi, neutrini.
Il Sole illumina e riscalda la Terra da cinque miliardi di anni con una potenza complessiva corrispondente a quasi un trilione di grandi centrali elettriche. Sebbene il dibattito sulla fonte d’energia che alimenta il Sole sia stato al centro della riflessione scientifica di fisici, chimici, geologi e naturalisti per tutto l’800, la prima teoria convincente risale alla metà del secolo scorso, a seguito della scoperta della fusione nucleare. È forse meno noto che la prova sperimentale conclusiva che il cuore del Sole sia una fornace termonucleare sia assai più recente, sia stata oggetto d’intensa e fruttuosa indagine sperimentale negli ultimi tre decenni, e che l’ultimo tassello sia stato posto da questa eccezionale misura di Borexino.
I neutrini sono le uniche particelle conosciute sensibili alle sole forze nucleari deboli e hanno quindi proprietà sorprendenti. Avendo interazioni debolissime con la materia ed essendo emessi in numero enorme dalle reazioni nucleari che alimentano la stella, arrivano quasi indisturbati fino a noi e ci consentono di penetrare, con gli occhi dei nostri strumenti, nel cuore del Sole. L’ineffabilità del neutrino ne rende però difficilissima l’osservazione: per vederli bisogna proteggersi dall’intensa radiazione cosmica presente sulla superficie terrestre, installando gli strumenti in laboratori sotterranei profondi, ed è necessario che gli strumenti stessi siano purificati dalla radioattività naturale almeno di un miliardo di volte rispetto all’aria o all’acqua.
Borexino è uno strumento unico al mondo ed è stato costruito da una collaborazione internazionale composta da circa 150 fisici, chimici e ingegneri provenienti dall’Italia (Ferrara, Genova, Milano, Perugia e Gran Sasso) e da sette paesi. Lo strumento è il più sensibile rivelatore di neutrini mai realizzato e la sua parte più centrale è di gran lunga il luogo con il più basso contenuto di radioattività del pianeta. La sua costruzione ha richiesto quasi vent’anni di lavoro e lo sviluppo di tecniche innovative di purificazione chimica, di costruzione e di misura. A questo viaggio duro e affascinante ha partecipato una nutrita compagine genovese del Dipartimento di Fisica (DIFI) e della sezione genovese dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, con ruoli di grande responsabilità.
La misura dei neutrini della fusione protone-protone appena realizzata da Borexino, oltre a confermare definitivamente il modello solare, apre un filone di indagine nuovo. Infatti, dal confronto delle misure fatte direttamente con i neutrini con quelle più tradizionali realizzate misurando i fotoni emessi dalla stella sarà in futuro possibile accertare l’esistenza o meno di variazioni cicliche di lungo termine della stella che potrebbero avere implicazioni importanti in molti campi delle scienza.
