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Osservate le reazioni interne delle stelle studiando i neutrini

Scritto da Redazione di Gaianews.it il 20.10.2011

BorexinoSembrerà strano, ma finora le reazioni nucleari che avvengono all’interno del Sole non erano mai state osservate direttamente, ma solo dedotte. Oggi l’annuncio dall’esperimento Borexino, sotto i Laboratori del Gran Sasso, che ha misurato per prima volta l’esistenza delle principali reazioni nucleari che alimentano e tengono in vita il nostro sole e le stelle.

La prova sperimentale del “motore” delle stelle è stato possibile grazie all’osservazione i neutrini di bassissima energia prodotti dalle fusioni nucleari nel cuore del Sole.

Secondo i modelli astrofisici attuali, nel Sole e nelle stelle di dimensioni simili la reazione nucleare dominante (nota come pp) è la fusione di due nuclei di idrogeno, che forma un nucleo di deuterio (protone e neutrone) ed è capace di innalzare la temperatura all’interno delle stelle fino a dieci milioni di gradi.

Nelle stelle di dimensioni maggiori (almeno una volta e mezza la massa solare) la reazione pp non produce invece abbastanza energia per contrastare la forza gravitazionale della materia stellare, che farebbe implodere la stella su se stessa. Ad evitare il collasso è un altro ciclo di fusione nucleare che coinvolge i nuclei di Carbonio, Azoto e Ossigeno e innalza la temperatura interna di queste stelle oltre i 18 milioni di gradi. Questo ciclo si chiama CNO e se non esistesse dovremmo immaginarci un Universo molto più buio e illuminato solo da piccole e rare stelle.

Queste reazioni nucleari, ipotizzate già da lungo tempo, fino ad oggi non erano però mai state osservate in maniera diretta.

Nei giorni scorsi la collaborazione Borexino ha annunciato di avere raggiunto la prova sperimentale dell’esistenza delle reazioni pp (attraverso la misura di una reazione figlia) e un limite molto stringente sull’esistenza della CNO, con misure in accordo con le previsioni del Modello Solare.

La fusione nucleare nelle stelle infatti produce una grande quantità di neutrini a bassissima energia che in parte raggiungono la Terra. Questi neutrini sono anche più difficili da rivelare e osservare di quelli di energia più elevata.

L’esperimento Borexino dell’INFN, posto sotto la superficie terrestre nei tunnel dei Laboratori del Gran Sasso, è oggi l’unico esperimento al mondo in grado di misurarli in tempo reale. La copertura della roccia del Gran Sasso (circa 1400 metri sotto la montagna) assorbe infatti i raggi cosmici, mentre le tecnologie sviluppate dall’esperimento permettono di sopprimere le tracce di radioattività a livelli mai ottenuti fino ad oggi. E’ possibile così schermare l’esperimento e far emergere i deboli segnali prodotti dai rarissimi urti dei neutrini con la grande massa di materiale del rivelatore.

Grazie alle sue caratteristiche uniche il rivelatore Borexino aveva già ottenuto in passato la prova sperimentale dell’esistenza di reazioni minori che avvengono nel Sole e la prima reale evidenza dei neutrini provenienti dall’interno della Terra.

Come funziona Borexino

Il funzionamento assomiglia a quello di un vecchio flipper: quando i neutrini si scontrano con gli elettroni dello scintillatore (uno strumento che serve a rivelare il passaggio di particelle), trasferiscono agli elettroni parte dell’energia incidente, provocando un lampo luminoso nel liquido. Questi lampi vengono visti dai fotomoltiplicatori grazie alla trasparenza delle sfere interne. L’apparato consente di misurare l’energia e la posizione degli urti provocati dai neutrini incidenti.

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