Dieci anni di Borexino: l’esperimento che svela i segreti del Sole



PER più di un decennio, nascosto sotto 1400 metri di roccia del Gran Sasso, in Abruzzo, ha scrutato incessantemente il Sole, raccogliendo le microscopiche tracce delle reazioni nucleari che avvengono al suo interno e aiutando la comunità scientifica a comprenderne i segreti. Il suo nome è Borexino: si tratta di un rilevatore di cento tonnellate in grado, per l’appunto, di osservare e misurare con precisione le caratteristiche dei neutrini solari, le particelle generate durante i processi di combustione nel nucleo del Sole. Ed è arrivato il momento di celebrarne i successi: in un articolo appena pubblicato su Nature, i suoi ideatori, gli scienziati dell’Istituto nazionale di Fisica Nucleare, hanno illustrato i risultati sperimentali più importanti di Borexino e il loro impatto sulla nostra comprensione della fisica solare, oltre che presentare gli ultimi dati raccolti dallo strumento, i più dettagliati e precisi di sempre.

•BOREXINO, COS’È E COME FUNZIONA
Borexino è stato ideato circa tre decadi fa, con l’obiettivo di studiare le caratteristiche dei neutrini provenienti dal Sole e, da queste, comprendere le dinamiche delle reazioni che avvengono nel nucleo della stella. Il Sole, infatti, è “alimentato” da processi di fusione nucleare che generano, come prodotto di combustione, un flusso molto potente di neutrini: ogni centimetro quadrato della superficie terrestre è colpito da circa sessanta miliardi di neutrini al secondo, che normalmente attraversano il nostro pianeta senza interagire con la materia, “bucandolo” da parte a parte.

Per rilevare i neutrini, “costringendoli” a interagire con la materia, Borexino si serve di un liquido scintillatore (un materiale che emette luce quando attraversato da una particella carica) che riempie una sfera di circa otto metri e mezzo di diametro, immersa in 2400 tonnellate di acqua ultrapura. Il tutto incapsulato in una sfera più grande, di 13,7 metri di diametro, e ben nascosto sotto il Gran Sasso, la cui roccia scherma il rivelatore da tutte le altre particelle provenienti dallo spazio.

•ALLA SCOPERTA DEL SOLE
Effettivamente, come raccontano gli scienziati su Nature, Borexino ha assolto egregiamente al suo compito: “L’esperimento”, ci spiega Gioacchino Ranucci, ricercatore Infn e spokeperson di Borexino, “ha sfornato risultati eccellenti e unici nel loro genere nell’ambito della fisica dei neutrini solari. Dal momento della sua accensione, nel maggio 2007, ci ha permesso di comprendere cosa accade all’interno del nucleo della nostra stella, confermando i modelli teorici elaborati negli anni trenta”. La peculiarità di Borexino, che lo rende così speciale rispetto agli esperimenti analoghi, è che, oltre a rivelare i neutrini, consente anche di studiarne lo spettro energetico, associando all’energia delle particelle la corrispondente fase delle reazioni nucleari solari.

Uno dei risultati più importanti, in quest’ambito, è arrivato nel 2014: “Borexino”, dice ancora Ranucci, “è riuscito ad affinare le misure dei neutrini prodotti durante le reazioni protone-protone (il “primo anello” della fusione, nda) e anche di quelli prodotti nelle fasi successive della catena: ne abbiamo dedotto che la nostra stella gode di buona salute e funziona esattamente come previsto dai modelli teorici”.

•NEUTRINI IN OSCILLAZIONE
Ma c’è dell’altro: Borexino, infatti, ha dato anche un contributo significativo alla comprensione del fenomeno dell’oscillazione dei neutrini, ossia la trasformazione del neutrino da un particolare tipo (i fisici lo chiamano “sapore”) all’altro. In particolare, Borexino ha aiutato a dimostrare il cosiddetto effetto MSW (Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein, i tre fisici che lo hanno predetto teoricamente), che descrive la diversa interazione dei neutrini con la materia solare e con il vuoto. Un successo su tutta la linea, insomma: “Borexino”, conclude Ranucci, “è l’unico apparato che da solo riesce contemporaneamente a gettare piena luce su cosa alimenta il motore del Sole, e quindi delle stelle, e sul fenomeno di oscillazione dei neutrini”.


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Mario Calabresi
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