CACCIATORI DI NEUTRINI

Il libro di cui vorrei parlare è CACCIATORI DI NEUTRINI di Ray Jayawardhana Codice Edizioni (le Scienze) ISBN: 978-88-7578-437-9.

Il testo tratta un argomento inevitabilmente complesso come la fisica delle particelle, ma Ray Jayawardhana riesce a proporci gli argomenti trattati con fluidità e accessibilità, tanto da rendere la lettura scorrevole e piacevole.

Il testo è alla portata di esperti come di neofiti della materia, in quanto dribla sapientemente l’esposizione dei concetti attraverso le formule matematiche e spiega le teorie e i fatti con chiarezza e precisione.

Oggi ci sono diverse possibilità di studiare i neutrini attraverso le nuove scoperte di materiali e sistemi che possono rendere più accessibile l’osservazione indiretta di questa particella così sfuggente. Il libro si apre con le nuove prospettive di osservazione del neutrino, non ultimo il recentissimo osservatorio in Antartide, IceCube.

Ma partire dalla fine serve solo come cappello introduttivo che Jayawardhana utilizza per poi fare una puntuale storia della scoperta del neutrino e dei successivi studi. A partire dalla scoperta della radioattività ad opera di Baquerel, passando per gli studi fatti sul radio e sul polonio ad opera dei coniugi Curie.

Ma è all’inizio del 1900, e precisamente dagli anni 30 con Wolfgang Pauli e i suoi studi sul decadimento beta, che il neutrino diventa un’ossessione per diversi fisici delle particelle. Per Pauli, vi è una fantomatica particella che si dilegua dalla zona del decadimento beta, portando via con se l’energia mancante.

Fra i grandi fisici che hanno posato la loro attenzione sul neutrino, vi è Enrico Fermi (a cui si deve proprio il nome della particella stessa). Ed è sempre di Fermi la formulazione del decadimento beta che include anche il neutrino.

Data la sua genialità negli studi fisici, Fermi si circondò delle menti migliori dell’epoca, e mentre portava avanti le sue osservazioni, volle accanto a se persone del calibro di Bruno Pontecorvo ed Ettore Majorana. A cui entrambi si deve un valido contributo allo studio del neutrino. Il gruppo di lavoro diretto da Fermi a Roma, era ed è conosciuto con il nome de “I RAGAZZI DI VIA PANISPERNA“.

Jayawardhana ci racconta con dovizia di particolari e precisione storica, come questa particella in grado di attraversare la materia, abbia fatto ammattire le menti migliori, ma anche di come la perseveranza nel “cacciarla” abbia permesso di giungere a incredibili risultati fino alla sua rilevazione indiretta. Il neutrino è la preda perfetta, sai che c’è, ma non la vedi.

I neutrini infatti, hanno massa molto piccola e questo permette loro di oltrepassare la maggior parte della materia che si pone sulla loro strada. Esso non interagisce, se non raramente.

Grazie agli studi portati avanti dagli anni ’30 agli anni ’60 del novecento, Cowan e Reines ipotizzano che accanto a un reattore nucleare, ci sia una possibilità maggiore di ingabbiare i neutrini.

Successivamente John Bahcall e Ray Davis migliorano l’idea di Cowan e Reines, costruendo vasche sotterranee per il rilevamento dei neutrini.

Questa idea solleticherà anche la geniale mente di Pontecorvo, che nel frattempo non si fermava nella congettura delle sue teorie arrivando ad affermare che i neutrini non solo hanno massa infinitesimale (e non nulla come si pensava all’epoca), ma anche che i neutrini oscillassero rispetto alla loro natura (con la parola sapore si intende i tre tipi di neutrino possibili).

Jayawardhana affronta anche l’argomento materia/antimateria e neutrino/antineutrino; gli studi di uno dei più grandi e importanti fisici del ‘900 Paul Dirac e le ipotesi del geniale Ettore Majorana, nonché l’importanza del legame fra simmetria e conservazione scoperto da Emmy Noether.

In questo libro c’è molta Italia. Studi importantissimi per comprendere la natura della materia, hanno come fari luminosi uomini del calibro di Majorana (per quanto il loro contributo sia stato breve a causa di una prematura scomparsa), fari così rischiaranti che hanno fatto la differenza. Majorana non giunse mai a vedere soddisfatta la sua ipotesi, ma la sua teoria divenne importante perseguirla per comprendere il quadro generale della natura dei neutrini. Majorana ipotizzò che il neutrino potrebbe essere l’antiparticella di sé stesso.

E poi la storia più recente; Jayawardhana ci racconta dell’esplosione della stella Sanduleak -69° 202 nella Grande Nube di Magellano nel febbraio del 1987, e dell’arrivo a terra non solo della luce della deflagrazione, ma anche dei neutrini che, espulsi, hanno viaggiato fino al nostro pianeta. Ed eccoli li: reagire nei rilevatori posti sotto terra. Chiaro ed evidente segno della produzione di queste particella durante la morte di una stella massiccia.

Una generazione sempre più efficiente di rilevatori nascono durante questi ultimi 40 anni: dal SNO alla sua evoluzione, lo SNOLAB; dal KAMIOKANDE al SUPER-K; e poi HALO per la rilevazione dei neutrini elettronici; al progetto italiano CUORE posto sotto il Gran Sanno o al LBNE, fino ad IceCube.

Alcune teorie sono state confermate solo recentemente, come fu nel 2000 presso il FERMILAB dove venne accertata l’esistenza del neutrino tauonico (ovvero uno dei tre sapori del neutrino; gli altri sono muonico ed elettronico).

E poi la grande scoperta fatta presso LHC in Svizzera, dell’esistenza del BOSONE DI HIGGS; l’oscillazione dei sapori che può mutare durante il tragitto dei neutrini; il che aiutò a risolvere il problema dei neutrini solari, spinoso argomento comparso nei calcoli di Ray Davis; una mancanza che fruttò al povero Davis non poche derisioni da parte dei colleghi che pensavano a un mero errore di calcolo. Invece, Davis calcolò correttamente quanti neutrini venivano prodotti nel Sole, ma all’epoca non si sapeva che queste sfuggenti particelle, possono anche modificare il loro sapore nel viaggio che dal Sole li porta ad attraversare la Terra. Una volta di passaggio presso il nostro pianeta, se si ha un rilevatore attrezzato con acqua pesante per rilevare uno specifico sapore, gli altri faticheranno a interagire e passeranno totalmente inosservati (risultando “mancanti”).

In ultimo il rilevamento dei neutrini, ha permesso di guardare un pò di più anche vero il centro del nostro pianeta per una maggiore comprensione delle sue dinamiche evolutive. Ora fisici e geofisici condividono spazi e informazioni per le osservazioni dei neutrini provenienti dal centro del nostro pianeta, o come si chiamano in gergo geoneutrini.

Per che fosse interessato a ordinare il libro, fate riferimento a questo link.

Dal Cosmo è tutto…

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