Uno studio delle interazioni tra la Terra e i neutrini

Rappresentazione dei neutrini che raggiungono IceCube (Immagine cortesia IceCube Collaboration)
Rappresentazione dei neutrini che raggiungono IceCube (Immagine cortesia IceCube Collaboration)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature” descrive la misurazione delle probabilità che i neutrini vengano assorbiti dalla Terra a seconda della loro energia e della quantità di materia che attraversano. I ricercatori della collaborazione IceCube hanno utilizzato il rivelatore di neutrini in Antartide per capire meglio il comportamento di queste sfuggenti particelle.

I neutrini sono particelle che esistono in quantità enorme nell’universo ma sono difficili da studiare a causa delle loro caratteristiche. Essi interagiscono pochissimo con altre particelle, tanto che noi siamo continuamente attraversati da neutrini, quasi sempre senza alcuna conseguenza.

Su miliardi e miliardi di neutrini, ogni tanto uno interagisce con un’altra particella e secondo i modelli correnti la probabilità cresce in maniera proporzionale all’energia che possiede. Quell’interazione è l’unico modo per rilevarli e l’IceCube Neutrino Observatory è stato costruito proprio per quel tipo di rilevazione. Per la precisione, esso rileva la radiazione Cherenkov generata dall’interazione ed è sensibile in particolare aun tipo specifico di queste particelle, i neutrini mu, o neutrini muonici.

Questo nuovo studio della collaborazione IceCube, l’organizzazione che gestisce l’attività del rivelatore, si è concentrata su un tipo di interazione, in gergo chiamata sezione d’urto, per neutrini con energie comprese tra 6.3 e 980 teraelettronvolt. Si tratta di neutrini e energie molto elevate, di gran lunga maggiori di quelle dei neutrini prodotti negli acceleratori di particelle o nelle centrali nucleari.

Lo studio si è concentrato su 10.800 interazioni di neutrini avvenute tra il maggio 2010 e il maggio 2011. L’analisi ha indicato che un minor numero di neutrini tra quelli più energetici arrivava dall’emisfero nord attraversando tutta la Terra per raggiungere IceCube. È una conferma del fatto che quei neutrini hanno maggiori probabilità di interagire con altre particelle e un risultato coerente con il Modello Standard della fisica delle particelle.

Serve un pianeta per fermare qualche neutrino e questo spiega le difficoltà in questo tipo di studi. Tuttavia, questa ricerca mostra indica anche una possibile utilità di IceCube nel campo della geologia perché l’analisi delle interazioni tra neutrini e l’interno della Terra potrebbe fornire nuove informazioni sui confini tra il suo nucleo interno solido e quello esterno liquido. Si tratta di un interessante sviluppo nell’uso di uno strumento nato per le ricerche nei campi della fisica delle particelle e dell’astrofisica.

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