Gli scienziati chiamano questa la "particella fantasma". Non ha quasi massa, sviluppa una velocità prossima a quella della luce e si nasconde ai ricercatori di tutto il mondo per tre decenni consecutivi. Stiamo parlando dei neutrini, che i fisici stanno ora picchiando nei laboratori dal Pakistan alla Svizzera. I neutrini si formano quando gli elementi radioattivi decadono. Sono nel sole, in altre stelle e persino nel nostro corpo. Un neutrino attraversa un'enorme quantità di materia senza difficoltà. Allora come fanno gli scienziati a studiare questa particella sfuggente?
GERDA
Questo sofisticato apparato, il GERmanium Detector Array (GERDA), aiuta gli scienziati a capire perché esistiamo. GERDA ricerca i neutrini monitorando l'attività elettrica all'interno di cristalli di germanio puro isolati in profondità sotto una montagna in Italia. Gli scienziati che lavorano con GERDA sperano di trovare un tipo molto raro di decadimento radioattivo. Quando il Big Bang ha generato il nostro universo (13,7 miliardi di anni fa), si sarebbe dovuta formare una quantità uguale di materia e antimateria. E quando materia e antimateria si scontrano, si distruggono a vicenda, lasciandosi dietro nient'altro che pura energia. Allora da dove veniamo? Se gli scienziati sono in grado di rilevare questi segni di decadimento, ciò significherebbe che il neutrino è una particella e un'antiparticella allo stesso tempo. Ovviamente, una tale spiegazione eliminerà la maggior parte delle domande che ci interessano.
SNOLAB
Il Canadian Sudbury Neutrino Observatory (SNO) è sepolto a circa due chilometri sottoterra. La divisione SNO + studia i neutrini dalla Terra, dal Sole e persino dalle supernove. Il cuore del laboratorio è un'enorme sfera di plastica riempita con 800 tonnellate di uno speciale liquido chiamato scintillatore liquido. La sfera è circondata da un guscio d'acqua e tenuta in posizione da funi. Il tutto è controllato da una serie di 10.000 rivelatori di luce estremamente sensibili chiamati tubi fotomoltiplicatori (PMT). Quando i neutrini interagiscono con altre particelle nel rivelatore, lo scintillatore liquido si illumina e il PMT legge i dati. Grazie al rivelatore SNO originale, gli scienziati ora sanno che almeno tre diversi tipi, o "sapori", di neutrini sono in grado di essere trasportati avanti e indietro attraverso lo spaziotempo.
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Cubetto di ghiaccio
E questo è il più grande rilevatore di neutrini al mondo. IceCube, situato al Polo Sud, utilizza 5.160 sensori distribuiti su oltre un miliardo di tonnellate di ghiaccio. L'obiettivo è ottenere neutrini ad alta energia da sorgenti cosmiche estremamente violente come stelle che esplodono, buchi neri e stelle di neutroni. Quando i neutrini sbattono contro le molecole d'acqua nel ghiaccio, rilasciano eruzioni ad alta energia di particelle subatomiche che possono viaggiare per diversi chilometri. Queste particelle si muovono così velocemente da emettere un breve cono di luce chiamato cono di Cherenkov. Gli scienziati sperano di utilizzare le informazioni ricevute per ricostruire il percorso dei neutrini e determinarne la fonte.
Baia di Daya
L'esperimento sui neutrini si svolge in tre enormi sale contemporaneamente, sepolte sulle colline di Daya Bay, in Cina. Sei rivelatori cilindrici, ciascuno contenente 20 tonnellate di scintillatore liquido, sono raggruppati in sale e circondati da 1000 PMT. Affogano in pozze di acqua pulita, bloccando qualsiasi radiazione circostante. Un vicino gruppo di sei reattori nucleari produce milioni di quadrilioni di innocui antineutrini elettronici ogni secondo. Questo flusso di antineutrino interagisce con uno scintillatore liquido per emettere brevi lampi di luce che vengono captati dal PMT. Daya Bay è stato costruito per studiare le oscillazioni dei neutrini.
