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?

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?

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!!

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.