Borexino apre lo scrigno delle stelle: rilevati i neutrini solari

Oggi siamo un po’ più vicini a capire che cosa davvero move il Sole e l’altre stelle: nelle profondità dei Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) i ricercatori della collaborazione Borexino sono riusciti a individuare per la prima volta i neutrini solari frutto delle reazioni di fusione del ciclo carbonio-azoto-ossigeno (Cno). L’esperimento, descritto in un articolo appena pubblicato su Nature, è stato definito una pietra miliare per la fisica dei neutrini, che apre la strada a osservazioni che ci consentiranno di capire l’esatta composizione del nucleo del Sole e come si formano le stelle massicce.

Reazioni stellari

Il nostro Sole, come le altre stelle, brucia idrogeno nel suo nucleo. Più precisamente lo fonde dando origine a atomi di elio, liberando energia e lasciandosi sfuggire un particolare tipo di particelle subatomiche: i neutrini.

Le reazioni di fusione che alimentano la nostra stella possono seguire due cicli: uno è chiamato catena protone-protone (pp), l’altro è il ciclo carbonio-azoto-ossigeno (Cno). In stelle delle dimensioni del Sole predomina la catena pp (e infatti il ciclo Cno rappresenta solo l’1% dell’energia solare), mentre nelle stelle più massicce è il ciclo Cno a essere protagonista.

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Borexino, misurata in diretta l’energia del Sole

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L’esperimento di Borexino

Sebbene circa 100 miliardi di neutrini solari ci passino attraverso ogni secondo, queste particelle sono estremamente sfuggenti: interagiscono infatti pochissimo con la materia e sono difficilissime da individuare. Per rintracciarli, a causa della loro bassa energia e delle difficoltà di separare il loro segnale dal rumore di fondo generato da altre sorgenti, ci sono voluti decenni di studi e di tentativi, e strumenti straordinari, come il rilevatore Borexino.

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In diretta dal Sole

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Borexino è stato sviluppato per rilevare il segnale luminoso prodotto quando le particelle cariche, al loro passaggio, disperdono gli elettroni all’interno di una vasca piena di uno speciale liquido. Il suo design a cipolla, con strati di radiopurezza crescenti, ha permesso di misurare con una precisione senza precedenti il profilo energetico e temporale di questi segnali luminosi. Così i ricercatori sono oggi riusciti a distinguere quelli prodotti dal passaggio dei neutrini solari del ciclo Cno.

“La rilevazione dei neutrini prodotti nel ciclo Cno annunciata da Borexino è il coronamento di uno sforzo incessante, durato anni, che ci ha portato a spingere la tecnologia a scintillazione liquida oltre ogni limite precedentemente raggiunto, e a fare del cuore di Borexino il luogo meno radioattivo del mondo”, ha commentato Marco Pallavicini, professore dell’Università di Genova e membro della Giunta Esecutiva dell’Infn, attualmente co-portavoce dell’esperimento.

Svelare i misteri delle stelle

Queste misurazioni, spiegano i ricercatori dell’Infn, rappresentano l’evidenza sperimentale di quello che è di fatto il canale dominante dell’universo per la combustione dell’idrogeno. “Ora abbiamo finalmente la prima fondamentale conferma sperimentale di come brillino le stelle più pesanti del Sole”, ha sottolineato Gianpaolo Bellini, professore dell’Università di Milano e ricercatore Infn, uno dei padri fondatori di Borexino. “Questo è il culmine di trent’anni di lavoro e di oltre dieci anni di scoperte di Borexino nella fisica del Sole, dei neutrini e infine delle stelle”.

Il risultato rappresenta anche un grande passo in avanti verso la risoluzione del mistero della composizione elementare del nucleo del Sole e delle altre stelle. Dalle caratteristiche del ciclo Cno in una stella, per esempio, potremmo riuscire a dedurre il suo contenuto metallico, il suo profilo di temperatura e densità, l’opacità, fino a prevederne l’evoluzione.

Via: Wired.it