Nobel 2015 al neutrino? Roba da matti…!

Una cattiva idea. Assolutamente una cattiva idea. Se chiedete la mia opinione, una pessima idea. Senza esitazioni. Parola mia, di Phòs il fotone. Insomma quella (splendida) particella luminosa che vi ha già intrattenuto negli ultimi tempi con le sue avventure, le sue mirabolanti (parere spassionato) peripezie.

Abbiate pazienza, ma il mio umore non è dei migliori, in questi tristi momenti. Lo so, lo so che ho cercato nelle precedenti occasioni di mantenere un tono leggero, a volte anche spiritoso, per parlarvi delle mie imprese. Oggi però non riesco, non riesco proprio. Capirete, con queste notizie che arrivano, ma come si fa! Ma non crediate, non è mica solo un problema mio. Noi fotoni siamo tutti infuriati. E ne abbiamo tutte le ragioni.

Perché il motivo di tutta questa acredine, dite voi? Ve lo dico subito. Ecco qui, uno va bello bello su Twitter, il pomeriggio del sei di ottobre, e si trova davanti ad una cosa come questa…

Il premio Nobel per la fisica ai neutrini? Ma è uno scherzo, per caso? Qualcuno lassù tra voi umani ha pensato di giocare con i nostri sentimenti? E con quale ardire, peraltro!

No dico. Già con i neutrini c’è questa conflittualità, da tempo (e tutto per colpa loro ovviamente), ora però pure voi umani vi ci mettete. Quelli così si gasano a tal punto che nessuno li ferma più (già mi dicono che fermarli sia piuttosto complicato, a motivo della loro piccolissima sezione d’urto).

Ed è colpa vostra. Dico, ci mancava anche questa. Ci mancava il Nobel. Ma vi rendete conto? Assegnare ai neutrini il Nobel per la Fisica 2015! Quando me l’hanno raccontato non ci potevo credere. E proprio adesso, proprio nell’Anno Internazionale della Luce. Quando sotto i riflettori avremmo dovuto esserci noi, noi fotoni, e nessun altro! E poi per cosa? Per questa faccenda (saputa e risaputa) che i neutrini cambiano sapore (secondo me non sanno di nulla, e se proprio hanno qualche sapore… deve essere francamente disgustoso).

Peraltro, che fantasia, chiamarli sapori…. Solo per dire che questi neutrini, per fare gli spendidi (e dare fastidio a noi fotoni, ci giurerei), si presentano in giro in tre differenti versioni, ovvero neutrino elettronico, muonico taonico). Siccome poi non si accontentano, riescono pure a passare da una versione… ops, da un sapore ad un altro, secondo quel fenomeno chiamato oscillazione del neutrino (banale trucco da prestigiatore di serie B, secondo la mia spassionata opinione).

Al di là della fisica, comunque, non so se vi rendete conto della gravità della faccenda. Per tutti i decadimenti beta! Non sono ormai il trasformismo è stato sdoganato come atteggiamento, ma viene addirittura elogiato e premiato. Ditemi voi se la cosa ha un senso! A parte il fatto che questi qui, con il fatto che nel tragitto tra il Sole e la Terra cambiano sapore (nemmeno avevo voluto parlarvene, speravo la cosa rimanesse un po’ nascosta, ma tant’è), vi hanno fatto impazzire per decenni.

Eh sì, per decenni. Ormai ne possiamo parlare, tanto con questo fatto del Nobel la cosa è veramente arrivata alle orecchie di tutti. Il problema dei neutrini solari, lo chiamavano. Me lo ricordo bene. Vi ha tenuto intrigati per un sacco di tempo!  In poche parole, il vostro modello del Sole prevedeva un certo tasso di neutrini (purtroppo) e invece sulla Terra ne arrivavano meno di quanto vi attendevate (meno male, avrei detto io: quelli, meno sono meglio è). Ce ne è voluto di tempo, di esperimenti e congetture, per capire che la colpa non era del modello solare, ma era tutta loro. Sì, dei neutrini.

Perché loro hanno questa innata tendenza molto opportunista a cambiare sapore, e voi – lasciatemelo dire – non l’avevate capito bene (cioè, il vostro Bruno Pontecorvo l’aveva capito già negli anni ’50, a dire il vero). Che poi insomma è una cosa fondamentale, perché se cambiano sapore vuol dire – per le complesse regole della meccanica quantistica – che hanno massa. Cosa di cui voi dubitavate, fino a qualche tempo fa: per quanto mi ricordo, il vostro cosiddetto Modello Standard prevedeva proprio un neutrino senza massa. Non una previsione molto azzeccata, lasciatemelo dire.

A noi fotoni, che di massa non ne abbiamo proprio, era invece evidentissima la loro ciccia. Anzi, ci faceva ancora più impazzire il fatto che pur essendo infinitamente più pesanti di noi (si può ben dire, visto che noi non pesiamo proprio nulla…) riescono ad uscire dal Sole molto molto più velocemente. Roba da non crederci.

Il fatto che dal cambiamento di sapore deriva che abbiamo massa, non dovrebbe stupirci più di tanto. I fisici dicono che dipenda da qualche legge di conservazione per cui, se vuoi cambiare sapore (che ne so, passare dal cioccolato alla fragola…), devi avere massa (ad esempio noi fotoni siamo molto più affidabili: non avendo massa, rifuggiamo da simili cambiamenti). A me sembra molto elementare peraltro. Provaci tu a capire quale sia il gusto di una cosa senza massa! Un gelato senza massa, per esempio? Ti farebbe gola? No grazie, davvero! 

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Al “sapore” dei neutrini c’è chi – come Phòs – preferisce quello dei gelati (con massa, ovviamente…)

Beh, a parte gli scherzi, ho deciso di parlarvi perché sono veramente indignato. Per colpa di questi due umani, Takaaki Kajita Arthur B. McDonald, pioneri nello studio delle oscillazioni dei neutrini, questi ultimi ora si sono guadagnati le luci della ribalta.

Che poi, quando si parla di luci, dovremmo essere proprio noi, in ballo.

Niente, sono davvero indignato. Ora mi ritiro in un algido silenzio. Mi faccio risentire quando questa cosa mi sarà un po’ sbollita. Voi che siete attraversati da miliardi di neutrini ogni secondo, fatemi un favore. Se riuscite a schiacciarne qualcuno, non esitate: secondo la fisica è impossibile, certo. Ma a me farebbe tanto piacere…

Più veloci della luce. Anzi, no.

Neutrini, elusive particelle, prima più veloci della luce… Poi improvvisamente, “normalmente”, no.

I rilevatori dell'esperimento OPERA nel laboratorio del Gran Sasso (Crediti: Opera-experiment)

 

La fisica relativistica tira un sospiro di sollievo, l’incombenza scomoda di una nuova teoria é forse rimandata.

http://www.corriere.it/scienze_e_tecnol … d5a4.shtml

A noi rimane un dubbio (e vi chiediamo cosa ne pensate): forse a correre “troppo” non sono i neutrini, ma i comunicati stampa? Era meglio qualche verifica in più, prima di pensare ad una fisica completamente nuova?

Se il ministro pensa ad un tunnel…

Ha ormai fatto il giro di Internet (e ritorno), suscitando commenti di ogni tipo, la nota del ministro Mariastella Gelmini (che stranamente al momento in cui scrivo, non è ancora stata “rivista”) riguardo il recente esperimento in cui si sarebbero trovati (il condizionale, vista la portata della cosa, è più che mai d’obbligo) neutrini più veloci della luce. Nella nota si plaude ad un fantomatico “tunnel” tra Svizzera ed Italia (“tra il CERN e i laboratori del Gran Sasso”, sic), di ben 700 km e passa, attraverso cui si farebbero correre i neutrini.

Ora, questo fa capire che un ministro – specialmente un ministro dell’istruzione – prima di parlare dovrebbe documentarsi un attimino. Dunque tutti i frizzi e i lazzi a commento dell’improvvida nota hanno la loro ragion d’essere.

Una antica foto di un vero tunnel, in costruzione. Quello della metropolitana di Parigi.

Però a mio modesto avviso fa capire anche come la fisica, perfino nelle sue acquisizione fondamentali, sia lungi dall’essere patrimonio culturale comune. Uno magari pensa, beh per far viaggiare sottoterra qualcosa, bisogna fargli spazio, ci vuole un tunnel. E magari, improvvidamente, scrive un comunicato.

Ma la realtà è sempre più fantasiosa.

Se per i neutrini ci volesse un tunnel, vuol dire che la materia li bloccherebbe, o almeno li disturberebbe. Dunque vuol dire che l’interazione del neutrino con la materia sarebbe non trascurabile. Invece la materia è quasi completamente trasparente, per un neutrino.  E meno male, a pensarci bene. Visto che ogni secondo, ogni centimetro della nostra pelle, a motivo dell’attività del Sole, è attraversato da circa cento miliardi di neutrini. Staremmo freschi se ci fosse una interazione anche vagamente significativa. Con questa pioggia addosso, staremmo proprio freschi.

Ma quanti lo sanno?

La generazione di energia nelle stelle

Continuiamo la nostra serie di “pilloline” di evoluzione stellare (sperando di fare cosa gradita), iniziata con il post “Come si descrive, una stella“, occupandoci questa volta della generazione di energia negli interni stellari.

L’argomento è strettamente correlato al post precedente, che menzionava infatti la generazione di energia come una delle quantità che bisogna conoscere se vogliamo passare dalla descrizione “qualitativa” di una stella alle previsioni “quantitative” riguardo gli osservabili e la struttura interna, durante la sua evoluzione.

Anche questa volta vedremo che la complessità riguarda solo i calcoli dettagliati (che volentieri lasciamo.. a chi li deve fare!), quando invece la formulazione teorica di base è abbastanza semplice. Diciamo subito che i meccanismi che contribuiscono al bilancio energetico di una stella sono soltanto tre:

  1. Trasformazioni termodinamiche della materia
  2. Produzione di energia per reazioni di fusione nucleare
  3. Perdita di energia per produzione di neutrini

La somme di questi tre fattori – momento per momento – determina il “bilancio energetico” di ogni stella.

Una regione di formazione stellare in N11, una delle più attive "fabbriche di stelle" che si conoscano. Crediti: NASA, ESA and Jesús Maíz Apellániz (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spain)

Il primo termine prende in considerazione tutte le trasformazioni termodinamiche che avvengono nella materia stellare: è il lavoro delle forze di pressione e la variazione di energia interna della materia della stella (cioè l’energia, per così dire, posseduta dal sistema “di per se”, per i moti molecolari, l’energia dovuta agli elettroni, ed una componente energetica “di base” che è detta energia di punto zero). In questo caso si arriva con la prima legge della termodinamica ad una espressione quantitativa, utile per i calcoli stellari.

Il secondo termine è quello che propriamente mette nel conto che la stella “ha un motore”… la fusione nucleare che lavora incessantemente, e fornisce energia (quella che serve alla stella per non… schiantarsi sotto la propria gravità!). Al proposito, notiamo che la fisica ci dice che le reazioni di fusione nucleare producono energia (creando atomi via via più grandi) solo fino a che non si arriva a mettere insieme atomi del ferro. A questo punto, l’energia necessaria per fondere gli atomi supera quella ricavata dalla fusione stessa: questo è di importanza decisiva nel destino delle stelle, perché è il primo motivo che avvia l’implosione a cui segue la deflaglazione a supernova (magari ne riparleremo più in dettaglio): in breve, accade che di botto la stella si trovi senza “energia” per contrastare la pressione gravitazionale… il suo motore, che ha funzionato per milioni… o miliardi di anni, d’improvviso la tradisce! Le ruba energia, invece di fornigliela.

Il terzo termine tiene conto del’energia portata lontano dalla produzione di neutrini. Queste piccolissime particelle giocano un ruolo chiave nell’energetica della stella, perché sono prodotte in grandissime quantità dalle reazioni di fusione nucleare. A differenza delle altre particelle, però, i neutrini sono “infidi”: hanno una probabilità di essere fermati (sezione d’urto) così bassa che scappano quasi tutti dalla stella, portando via con loro via un bel pò della sua energia. Per avere un’idea dei termini del problema, basti pensare che – a motivo della vicinanza del Sole – sulla Terra passano, in un solo centimetro quadro, ben cento miliardi di neutrini ogni secondo. Buon per noi che questi ci attraversano praticamente tutti senza nessun effetto, tanto è minuscola la probabilità che possano “scontrarsi” con uno solo dei nostri atomi!! Provate a pensare a cosa succederebbe se invece dei neutrini ci fossero altre particelle, a pioverci addosso così numerose… 😉

Senza entrare nel dettaglio, diciamo solo che vi sono momenti nella vita della stella, in cui i neutrini, secondo i calcoli, portano via un bel pò di energia, taglieggiando la stella in maniera significativa. E’ ad esempio il caso della fase di pre-supernova: quando la stella si contrae prima dell’esplosione finale, l’energia persa per neutrini diventa un fattore decisivo (tanto che per molti anni diversi modelli teorici, predicendo una grossa perdita di energia per queste elusive particelle, non “riuscivano” a far  tornare i conti per giustificare lo scoppio stesso della stella!!)

Dunque, il catalogo è questo.. tre termini appena, per  rendere conto di tutta l’energetica della stella. Ancora una volta, non troppo complicato, se si prescinde dai calcoli dettagliati, non vi pare?

Per stavolta è tutto (rimandiamo gli interessati all’approfondimento sul sito di Astrofisica Stellare). Per dettagli sull’illustrazione di N11, vi rimandiamo a questo post su SpaceTelescope.

Alla prossima “pillolina” di evoluzione stellare, se vorrete!! 🙂

La metamorfosi del neutrino

Dopo oltre tre anni di ricerche e miliardi di miliardi di particelle in viaggio da una parte all’altra delle Alpi,fin negli appennini dove si trovano i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), per la prima volta al mondo è stata osservata, in modo diretto, una metamorfosi del neutrino. La trasformazione, cioè, di un neutrino in un altro.

Ad annunciarlo è l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sottolineando che si tratta di una “scoperta che apre le porte a una nuova fisica”. “Serviranno ovviamente altre osservazioni di neutrini ‘mutanti’ – spiega l’Infn – per avere la certezza definitiva della scoperta”.

Una veduta dei laboratori sotto il Gran Sasso (Crediti: Media INAF)

Il fenomeno è stato osservato dall’esperimento internazionale Opera. Il neutrino, al termine di un viaggio che lo ha portato dal laboratorio europeo di Ginevra del Cern, da dove è stato ’sparato’ in fasci puntati verso il Gran Sasso, fino all’interno della montagna abruzzese a 732 chilometri di corsa sotto la crosta terrestre in soli 2,4 millisecondi, ha mutato la propria natura. È stata una impresa, continua l’Infn, “resa possibile dalla collaborazione tra Cern e Laboratori dell’Infn del Gran Sasso nel progetto Cngs, Cern Neutrino-Gran Sasso. Questo risultato, infatti, è una forte indicazione del fatto che i neutrini hanno una massa e che possono oscillare passando da una ‘famiglia’ a un’altra”.

Fu il fisico italiano Bruno Pontecorvo, del gruppo dei “ragazzi di via Panisperna” di Enrico Fermi, a proporre, verso la metà del Novecento, la possibilità di trasformazione dei neutrini. “Nel Modello Standard elaborato dai fisici per spiegare l’Universo, – continua l’Infn – i neutrini non hanno una massa. Occorrerà dunque rettificarlo in questo punto, fornire nuove spiegazioni e iniziare nuove ricerche con tutte le possibili implicazioni in cosmologia, nell’astrofisica e nella fisica delle particelle”.

“È un risultato importante – commenta Margherita Hack – è una conferma che i neutrini hanno una massa. Si pensava che la massa dei neutrini fosse un centomillesimo di quella dell’elettrone: per quanto piccola è pur sempre una massa e potrebbe contribuire in parte a spiegare di che cosa è composta la materia oscura” che costituisce il 25% dell’universo.

Guarda l’intervista a Natalia Di Marco per l’esperimento OPERA

Guarda il filmato sull’esperimento CNGS

Notizia ripresa dal sito Media INAF. Si può consultare anche l‘articolo su La Stampa o su Il Sussidiario.net sullo stesso argomento.