c05:neutrini_solari
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Linea 1: | Linea 1: | ||
+ | ====== A5.5. Neutrini Solari ====== | ||
+ | <WRAP justify> | ||
+ | I [[wp.it> | ||
+ | giunto a soluzione giusto nei primi anni 2000. I termini di tale | ||
+ | problematica erano stati posti a partire dai precedenti anni '60, | ||
+ | quando [[wp.it> | ||
+ | [[wp.it> | ||
+ | prodotti dalle reazioni di fusione nucleare che, trasformando | ||
+ | idrogeno in elio, riforniscono il [[wp.it> | ||
+ | del numero di neutrini emessi dal Sole è di grande semplicità. | ||
+ | In ogni reazione di fusione 4 protoni vanno a formare un nucleo di | ||
+ | elio con due protoni e due neutroni, e ad ogni formazione di un | ||
+ | neutrone corrisponde l' | ||
+ | reazione di fusione corrisponde l' | ||
+ | numero di reazioni che avvengono in un secondo è subito | ||
+ | ricavabile dall' | ||
+ | quell' | ||
+ | prodotta nella formazione di un nucleo di elio (circa 25 MeV = 4 | ||
+ | 10< | ||
+ | neutrini al secondo e un flusso, alla distanza della terra, | ||
+ | dell' | ||
+ | |||
+ | I neutrini solari rivestono | ||
+ | prodotti nelle regioni centrali della stella, sfuggono | ||
+ | direttamente nello spazio senza in pratica interagire con la | ||
+ | materia solare. Essi portano quindi informazioni direttamente | ||
+ | dalle regioni di produzione, nel centro della nostra stella. Con i | ||
+ | [[wp.it> | ||
+ | " | ||
+ | della problematica sui neutrini solari, dobbiamo peraltro | ||
+ | ricordare come alla fusione dell' | ||
+ | reazioni che producono neutrini elettronici di varia energia (Fig. | ||
+ | 5.19) . Le più importanti risultano: | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$p+p \rightarrow | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$^7Be+e^- \rightarrow | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$^8B \rightarrow ^8Be + e^+ + \nu_e \ \ \ E_\nu =14.06 | ||
+ | Mev$$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | ove per ogni reazione è riportata | ||
+ | neutrini prodotti. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | {{: | ||
+ | \\ | ||
+ | ** Fig. 5.19 ** Lo spettro dei neutrini solari predetto dal | ||
+ | [[wp.it> | ||
+ | esperimenti di rivelazione. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | L' | ||
+ | $\nu_e + ^{37}Cl \rightarrow ^{37}Ar + e^-$ e la successiva | ||
+ | rivelazione del decadimento del nucleo di $^{37}$Ar | ||
+ | così | ||
+ | prodotto. | ||
+ | talchè l' | ||
+ | i neutrini provenienti dalle reazioni del boro (B) e del berillio | ||
+ | (Be). Sorprendentemente i neutrini rivelati risultarono solo tra | ||
+ | 1/2 e 1/3 di quelli previsti dalla teoria. | ||
+ | |||
+ | Tale evidenza sperimentale si apriva | ||
+ | alternative. Poteva infatti | ||
+ | valutavano correttamente il contributo delle diverse reazioni | ||
+ | all' | ||
+ | neutrini emessi. Ne seguirono vari ma vani tentativi di | ||
+ | [[https:// | ||
+ | le temperature centrali del Sole]], spostando così le reazioni | ||
+ | verso la catena ppI i cui neutrini non erano rivelabili. Ma, | ||
+ | alternativamente, | ||
+ | avanzato l' | ||
+ | tipo elettronico, | ||
+ | altri due tipi di neutrino (muonico e tauonico), perdendo così | ||
+ | la capacità di interagire col [[wp.it> | ||
+ | perché implicherebbe che il neutrino abbia una massa, | ||
+ | contrariamente alle previsioni dei più semplici e accettati | ||
+ | modelli di tali particelle, aprendo la strada ad una nuova fisica. | ||
+ | |||
+ | Il problema dei neutrini solari ha stimolato nel tempo una serie | ||
+ | di importanti | ||
+ | giapponese [[wp.it> | ||
+ | processi di scattering elettronico, | ||
+ | alla presenza di neutrini non elettronici, | ||
+ | di neutrini. Assumendo come validi i dati sperimentali, | ||
+ | peraltro già possibile ricavare che i risultati dei due | ||
+ | esperimenti erano incompatibili con neutrini canonici. La **Fig. 5.20** | ||
+ | mostra l' | ||
+ | piano dei flussi neutrinici rispettivamente di B e Be. Kamiokande, | ||
+ | sensibile solo ai neutrini del B, fissa il flusso di tali neutrini | ||
+ | indipendentemente da ulteriori assunzioni. Il segnale di Homestake | ||
+ | fornisce invece una relazione tra i due flussi a seconda che sia | ||
+ | interpretato come prodotto solo da neutrini del B, solo da | ||
+ | neutrini del Be o da una mescolanza dei due. La figura mostra che, | ||
+ | in ipotesi di neutrini canonici, il flusso del B misurato da | ||
+ | Kamiokande dovrebbe, da solo, produrre in Homestake un segnale | ||
+ | più alto di quanto osservato. Una contraddizione sanabile solo | ||
+ | ammettendo un errore nei dati sperimentali. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | {{: | ||
+ | \\ | ||
+ | ** Fig. 5.20 ** Le condizioni imposte dagli esperimenti di | ||
+ | Homestake e Kamiokande ai flussi di neutrini del Be e B. | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Un ulteriore chiarimento. e un supporto ai dati dei precedenti esperimenti, | ||
+ | veniva dai risultati dell' | ||
+ | dal 1996 nei Laboratori Sotterranei dell' | ||
+ | Fisica Nucleare (INFN) al Gran Sasso, e dal contemporaneo | ||
+ | esperimento [[wp.it> | ||
+ | laboratorio sotterraneo nelle montagne del Caucaso. La soglia | ||
+ | della reazione utilizzata da ambedue questi esperimenti per | ||
+ | rivelare i neutrini | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$\nu_e + ^{71}Ga | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | era sufficientemente bassa per rivelare neutrini provenienti da | ||
+ | tutte le reazioni supposte esistenti nel Sole. Il deficit di | ||
+ | neutrini riscontrato anche in questi esperimenti, | ||
+ | ancora sulla falsariga dello scenario di ** Fig. 5.20 ** | ||
+ | puntava decisamente in direzione delle [[wp.it> | ||
+ | La soluzione definitiva del problema è venuta solo nel 2001, con | ||
+ | [[wp.it> | ||
+ | deuterio per studiare contemporaneamente la presenza sia di | ||
+ | neutrini elettronici che di altro tipo. Le due reazioni utilizzate | ||
+ | sono: | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$\nu_e | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$\nu + D \rightarrow | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Anche dal confronto con i risultati degli esperimenti precedenti, | ||
+ | se ne è tratta la chiara e definitiva evidenza per un flusso dei | ||
+ | neutrini in pieno accordo con le previsioni teoriche e la | ||
+ | contemporanea evidenza per l' | ||
+ | elettronici in neutrini di altro tipo, aprendo così la strada | ||
+ | ad un nuovo capitolo della fisica fondamentale. | ||
+ | </ | ||
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+ | ~~DISQUS~~ |