Roma Tre: mercoledì sera appuntamento con la Fisica

In attesa di domani sera, quando il Professor Sandro Stringari dell'Università di Trento, parlerà dei gas ultrafreddi, facciamo un passo indietro e torniamo all'incontro di dicembre sui neutrini

Prosegue anche per quest’anno il ciclo di conferenze divulgative organizzate dal Dipartimento di Fisica di Roma Tre. Domani, mercoledì 4 febbraio, “La fisica incontra la città” avrà come ospite il Prof. Stringari che, dalle ore 20 e 30, intratterrà il pubblico nell’Aula Magna del Rettorato di Roma Tre, in viale Ostiense 159, con la conferenza dal titolo “La grande sfida del freddo: verso lo zero assoluto”. Per chi non fosse stato presente al precedente incontro, ecco un breve racconto di quel che è successo con il Prof. Meloni alle prese con “Lo strano caso del signor Neutrino”.

Sono circa 650 mila miliardi i neutrini che attraversano il nostro corpo ogni secondo, eppure non ce ne accorgiamo. Lo scorso dicembre, durante l’ultimo incontro del ciclo “La fisica incontra la città”, organizzato dal Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Roma Tre, il Dott. Davide Meloni ha illustrato il misterioso mondo dei neutrini, raccontando la loro storia, per molti quasi sconosciuta.

Il viaggio è iniziato analizzando il componente fondamentale della materia: l’atomo. Le particelle che compongono il suo nucleo sono protoni e neutroni, mentre gli elettroni ruotano intorno ad esso. Allora i neutrini dove sono?
I neutrini si trovano in gran numero attorno a noi, generati non solo da fonti esterne, come per esempio il Sole, l’esplosione di Supernovae e l’incidenza di raggi cosmici con l’atmosfera, ma anche da noi stessi. Infatti, sono più di 300 milioni i neutrini che ogni giorno emette un essere umano. Fin dal Big Bang, o meglio circa un secondo dopo l’origine dell’Universo, i neutrini hanno iniziato a viaggiare liberamente nello spazio.
Ma se sono presenti in maniera così copiosa nello spazio circostante, non dovremmo preoccuparci degli effetti che essi potrebbero avere su di noi?

I neutrini, in realtà, sono particelle che riescono a passare indisturbate attraverso grandissime quantità di materia. Di solito attraversano tutta la Terra senza interagire con la materia e senza il bisogno di un lungo e costoso tunnel sotterraneo, come quello fantasticato (e attualmente impossibile da realizzare) tra il CERN e il Gran Sasso. Hanno una massa piccolissima (fino ad un milione di volte più piccola di quella dell’elettrone) e carica elettrica nulla, e risentono soltanto della forza debole e di quella di gravità. Non hanno quindi nessun effetto sull’uomo: possiamo stare tranquilli.

Il fatto di essere particelle così elusive ha nascosto per anni la loro esistenza, creando non pochi problemi agli scienziati. Per esempio, durante i primi studi sul decadimento del neutrone (cioè quando il neutrone si “spezza” in protone ed elettrone) gli scienziati non riuscivano a capire perché la carica venisse conservata mentre l’energia e la quantità di moto no. Era la prima volta che si trovavano di fronte a una cosa del genere. I fisici dell’epoca, piuttosto che abbandonare i principi di conservazione a loro tanto cari, avanzarono addirittura l’ipotesi dell’esistenza di una nuova particella “invisibile” per far quadrare i conti. Sembrava una cosa quasi assurda, ma la conferma arrivò da Enrico Fermi, che durante lo sviluppo della teoria sull’emissione dei raggi β, diede a questa strana particella il nome di “neutrino”.

Il primo tipo di neutrino è stato osservato proprio durante gli esperimenti riguardanti il decadimento β, cioè la divisione di un neutrone in protone ed elettrone e ha preso per questo il nome di “neutrino elettronico”: rappresenta l’energia e la massa mancanti in tale fenomeno. Finalmente questa particella “invisibile” era stata trovata.
I problemi per gli scienziati però non erano ancora finiti: il numero di neutrini elettronici prodotti dal Sole che misuravano gli scienziati era troppo piccolo per giustificare tutta la luce prodotta dalla nostra stella. Le soluzioni potevano essere due: o contavano male gli scienziati, o succedeva qualcosa ai neutrini lungo il viaggio tra il Sole e la Terra. Con esempi divertenti, il Dott. Meloni ha spiegato il concetto di sapore: essendo state scoperte particelle “copia” dell’elettrone ma più pesanti, il muone e il tau, vennero ad esse associati altri due tipi di neutrini dal “sapore differente”, il neutrino muonico ed il neutrino tau. Con molta fatica anche questi due neutrini alla fine furono trovati. La cosa sorprendente è che i neutrini si trasformano, o più tecnicamente oscillano, da un tipo all’altro, cambiando il loro sapore. Ecco spiegata la mancanza di neutrini elettronici emessi dal Sole: si erano trasformati prima di arrivare sulla Terra. Con l’aggiunta di queste due particelle il quadro fu completato.

Nonostante ci siano ancora delle questioni in sospeso (per esempio gli scienziati ancora non hanno capito bene la massa di questa particella o il meccanismo che la genera), grazie a questa breve esperienza siamo riusciti ad avere un quadro generale su una particella tanto elusiva quanto affascinante.

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