Novità da IceCube sui neutrini extraterrestri
A quasi 25 anni dalla pionieristica idea di rilevare neutrini nelle profondità del ghiaccio, la IceCube Collaboration annuncia l’osservazione di 28 eventi di rilevazione di particelle ad altissima energia che costituiscono la prima solida prova dell’osservazione di neutrini provenienti da acceleratori cosmici al di là del nostro sistema solare. I dettagli della ricerca verranno pubblicati il 22/11/2013 sulla rivista Science.
IceCube è gestito da una collaborazione internazionale con sede presso il Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC) ed è stato progettato per raggiungere due importanti obiettivi scientifici: misurare il flusso (o il tasso) di neutrini ad alta energia e cercare di identificare alcune delle loro fonti. Composto da più di 5.160 moduli ottici digitali in sospensione lungo 86 stringhe incorporate in un chilometro cubo di ghiaccio sotto il polo sud, l’osservatorio della National Science Foundation è, in sostanza, un telescopio enorme, costruito nel ghiaccio antartico che registra le collisioni tra i neutrini e le particelle di ghiaccio tramite una rete di sensori ottici posti sottoterra.
Crediti: Danielle Vevea/NSF & Jamie Yang/NSF.
I sensori registrano collisioni all’incirca ogni sei minuti, e sono osservabili perché sono eventi che rilasciano una quantità sufficiente di radiazione Cherenkov, una luce blu che si produce quando i neutrini interagiscono nel ghiaccio. La radiazione Cherenkov si ottiene quando una particella carica viaggia ad una velocità superiore a quella della luce attraverso un mezzo. Il passaggio origina un impulso elettromagnetico, di breve durata, che si dipana nelle immediate vicinanze della particella (di conseguenza, il mezzo irradierà in una banda di frequenze verso l’ultravioletto). Dato che raramente interagiscono con la materia, a meno che non siano ostacolati dalla forza di gravità, i neutrini possono trasportare informazioni sul funzionamento dei fenomeni più energetici e più lontani dell’Universo. Anche se miliardi di neutrini passano attraverso la Terra ogni secondo, la stragrande maggioranza proviene dal Sole o dall’atmosfera terrestre. Tra più rari ci sono i neutrini ad alta energia che possono scaturire dai più potenti eventi cosmici – come Gamma Ray Burst, Buchi Neri o Stelle di Neutroni – e possono raggiungere energie fino a migliaia di PEV.
Al di là del sistema solare. Ed è su questo aspetto che la presente ricerca si situa: “questa è la prima indicazione di neutrini di altissima energia provenienti dal di fuori del nostro sistema solare, con le energie più di un milione di volte quelle osservate nel 1987 grazie alla supernova vista nella Grande Nube di Magellano”, commenta Francesco Halzen, ricercatore del team di IceCube e Gregory Breit Professore di Fisica all’Università del Wisconsin-Madison. “È gratificante vedere finalmente quello che abbiamo cercato. Questa è l’alba di una nuova era in astronomia”.
L’analisi presentata nell’articolo su Science rivela il primo flusso di neutrini ad alta energia mai osservato, un segnale altamente significativo (con una confidenza maggiore di 4 sigma) che soddisfa le aspettative degli studiosi concernenti l’origine dei neutrini da acceleratori cosmici. “Forti delle osservazioni precedenti di IceCube abbiamo usato metodi di analisi migliori e un numero maggiore di dati per compiere un significativo passo avanti nella nostra ricerca sul segnale astrofisico sfuggente”, aggiunge il portavoce della collaborazione Olga Botner dell’Università di Uppsala. “Stiamo lavorando duramente per migliorare il significato della nostra osservazione e sulla comprensione del significato di questo segnale e sulla sua origine”.
“IceCube ha aperto una nuova era nell’osservazione dei neutrini”, aggiunge Jim Whitmore della NSF che con Vladimir Papitashvili gestisce il funzionamento dell’Osservatorio e i progetti di ricerca associati. “È in prima linea nell’intero campo dell’astronomia dei neutrini e ora ha fornito osservazioni e dati che sono state a lungo attesi sia dai teorici che dai fisici sperimentali”.
I 28 eventi ad alta energia comprendono un insieme di dati raccolti da maggio 2010 a maggio 2012; gli eventi superano i 50 TeV e non possono essere spiegati da altri flussi di neutrini, come quelli atmosferici, né da altri eventi ad alta energia, come i muoni prodotti dall’interazione dei raggi cosmici nell’atmosfera. Dopo aver visto centinaia di migliaia di neutrini atmosferici finalmente gli studiosi hanno trovato qualcosa di diverso. Il successo di IceCube si basa sugli sforzi di centinaia di persone provenienti da tutto il mondo e ha dimostrato la fattibilità di un progetto teorico che si persegue ormai da anni.
