Il fisico Antonino Zichichi e la caccia ai neutrini nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso
Del recentemente scomparso fisico Antonino Zichichi vogliamo ricordare il suo ruolo e la sua visione che hanno portato alla realizzazione dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso e alla comprensione delle particelle più elusive del cosmo, i neutrini..
Il nome del fisico siciliano Antonino Zichichi, recentemente scomparso lo scorso 9 Febbraio, è fortemente legato all’importante ruolo che l’Italia ha rivestito nei decenni scorsi nella ricerca in campo nucleare.
Possiamo però affermare che il suo più importante contributo non è stato in una o un’altra scoperta scientifica, piuttosto nella sua capacità di riuscire a creare il terreno scientifico in cui la fisica nucleare a partire dagli anni ‘60 ha potuto progredire.
E questo grazie alla sua capacità di intessere importanti relazioni internazionali attraverso la creazione del Centro Ettore Majorana di Erice, attraverso i rapporti con CERN ed INFN (il nostro Istituto Nazionale di Fisica Nucleare). Non scopritore dei neutrini ma creatore di luoghi, scuole e reti che ne hanno permesso lo studio.
A lui si deve l’idea di un laboratorio sotterraneo, sotto il monte Gran Sasso in Abruzzo, per lo studio dei neutrini. Idea geniale che sapientemente ha saputo rendere concreta. Ne è risultato il laboratorio più grande ed importante a livello mondiale.
I neutrini, fantasmi nel cosmo
I neutrini sono particelle elementari tra le più elusive dell’Universo, la cui vera natura è rimasta misteriosa fino a pochissimi decenni fa.
Ciò che li rende elusivi, quindi quasi inafferrabili, è la loro mancanza di carica elettrica (da cui il nome di neutrini) per cui non interagiscono con altre cariche quali elettroni e protoni, e la piccolissima massa. Addirittura inizialmente si credeva che i neutrini ne fossero privi.
Queste due caratteristiche permettono loro di attraversare intere stelle e pianeti, di viaggiare da un capo ad un altro delle galassie o di ammassi di galassie, senza alcun urto, come fossero trasparenti.
Non solo, i neutrini hanno proprietà “camaleontiche”. Ad oggi si conoscono tre tipi di neutrini, detti “sapori” : elettronico, muonico e tauonico. Durante il loro viaggio nello spazio possono cambiare “sapore”. Questa loro proprietà ha rappresentato un vero rompicapo per i fisici solari, che ne osservavano arrivare dal Sole meno di quanti ne fossero previsti, noto come "problema dei neutrini solari".
Come catturarli
L’unico modo per catturare un neutrino è quello di "aspettare che urti". Nel momento in cui avviene l’urto viene prodotta un particolare tipo di radiazione elettromagnetica che, indirettamente, ci dice che è avvenuto l’urto di un neutrino.
L’apparato sperimentale che si usa consiste in enormi vasche di acqua pura all’interno delle quali sono posizionati dei rivelatori. Nel momento in cui si ha il rarissimo evento di una collisione, dalla radiazione prodotta i rivelatori permettono di determinare la direzione di arrivo e le proprietà del neutrino.
Il problema grosso nasce dal fatto che anche altre particelle, diverse dai neutrini, attraversando l’acqua delle vasche generano radiazioni elettromagnetiche, diverse ma capaci di nascondere quella prodotta dal neutrino.
In altre parole, le altre particelle quali i raggi cosmici o la radioattività, creano rumore che nasconde il segnale prodotto dall’urto del neutrino.
Proprio da qui nasce l’idea di nascondere le vasche sotto milioni di tonnellate di roccia, come nel caso del Gran Sasso. In un laboratorio sotto terra, i raggi cosmici vengono bloccati e se qualcosa passa posso essere solo neutrini.
I laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) sono laboratori dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare tra i più grandi al mondo. Sotto 1400 m di roccia contengono circa 15 diversi esperimenti internazionali finalizzati allo studio della fisica nucleare e astroparticellare.
Zichichi negli anni ‘80 contribuì con un ruolo chiave alla nascita di questi laboratori, la cui attività scientifica ha permesso di comprendere, tra le numerose altre cose, la natura vera dei neutrini. In occasione della sua scomparsa, il presidente della regione Abruzzo ha proposto di intitolare proprio a Zichichi questi laboratori.
Dove nascono i neutrini
I neutrini nascono dentro le stelle (neutrini stellari), prodotti durante le reazioni di fusione termonucleare ma anche durante le esplosioni di supernova (neutrini cosmici), o prodotti all'interno della nostra atmosfera (neutrini atmosferici). Ma neutrini "fossili" furono prodotti anche durante il Big Bang!
Oltre a questi presenti in natura, nei nostri laboratori di fisica nucleare vengono prodotti neutrini. L'universo è "impregnato" di neutrini e il nostro stesso corpo viene continuamente attraversato da miliardi di neutrini, senza che ci se ne accorga.