La nuova frontiera dell'astronomia dei neutrini

La nuova frontiera dell’astronomia dei neutrini

I neutrini, particelle subatomiche misteriose, spesso testimoni di eventi di potenza inaudita nell’Universo.

I neutrini sono particelle subatomiche, sono privi di carica elettrica e, nonostante per lungo tempo si era supposto che fossero anche privi di massa, in realtà gli esperimenti hanno dimostrato che possiedono una massa circa 100.000 volte più piccola di quella dell’elettrone. Interagiscono poco o nulla con la materia, ci attraversano ogni giorno senza lasciare tracce del loro passaggio. Le uniche forze in grado di influenzarli sono la forza gravitazionale e la forza elettronucleare debole.

Ma se i neutrini sono così sfuggenti, come possiamo catturarli e quindi studiarli? In effetti, questo è un problema tecnico non da poco. I rilevatori di neutrini cosmici sono molto grandi, costruiti di solito nel sottosuolo per schermarli dai raggi cosmici. Tra i vari tipi di rilevatori di neutrini ci sono quelli basati sull’acqua. Un’enorme cisterna sotterranea di acqua viene attraversata dai neutrini, i quali colpiscono gli elettroni delle molecole di acqua. Ad ogni urto, un neutrino cede parte della sua energia ad un elettrone che inizia a muoversi ad una velocità maggiore di quanto farebbe la luce nell’acqua. Si genera quindi un’emissione ottica, denominata radiazione Čerenkov, che può essere rilevata con dei fotomoltiplicatori.

La nuova frontiera dell'astronomia dei neutrini

Un altro tipo di rilevatore di neutrini è IceCube Neutrino Detector. Costruito in Antartide, è composto da sensori a geometria sferica con all’interno dei fotomoltiplicatori, inseriti nel ghiaccio ad una profondità compresa tra i 1.450 e i 2.450 metri sotto la superficie ghiacciata. Il concetto è molto simile a quello dei rilevatori ad acqua: quando un neutrino colpisce una molecola di acqua del ghiaccio, si origina una radiazione Čerenkov che viene rilevata dai sensori. A questo punto, un sofisticato software è in grado di ricostruire i parametri della traiettoria del neutrino.

Proprio l’IceCube Neutrino Detector ha posto una nuova pietra miliare nell’astronomia multi-messaggio. Subito dopo aver rilevato il neutrino, infatti, ha lanciato un’allarme internazionale al quale hanno risposto diversi telescopi che hanno puntato subito i loro rilevatori verso la costellazione di Orione. Tra i telescopi che hanno partecipato ricordiamo il telescopio gamma Fermi, il telescopio spaziale Agile (di realizzazione italiana) e lo strumento Magic alle Canarie. Tutti hanno individuato i fotoni gamma provenienti da  Txs 0506+056, una galassia attiva nota contenente al suo interno un buco nero supermassiccio.  In questo caso, il neutrino si sarebbe originato da un blazar, tra i fenomeni più violenti dell’Universo, associato al buco nero supermassiccio contenuto al centro della galassia Txs 0506+056, a circa 5 miliardi di anni luce di distanza.

Questa è la nuova frontiera dell’astronomia: studiare un fenomeno celeste su più bande dello spettro elettromagnetico, in modo da ottenere più informazioni e anche per avere maggiori chance di osservare fenomeni astronomici unici come le supernovae.

La nuova frontiera dell'astronomia dei neutrini

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