IceCube, nei ghiacci le tracce di neutrini altamente energetici extrasolari

Il rivelatore sepolto in Antartide ha scovato le prime tracce di neutrini "alieni" provenienti cioè dall'esterno del Sistema Solare.

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La base scientifica di IceCube, dove i dati raccolti dai rivelatori vengono raccolti e analizzati. Photo credit: Felipe Pedreros, IceCube/NSF

Alcuni astrofisici scrutano il cielo, altri studiano i ghiacci perenni del Polo Sud: l'equipe scientifica di IceCube, il rivelatore di particelle cosmiche sepolto nei ghiacci antartici, ha annunciato di aver individuato le prime prove concrete del passaggio, nel ghiaccio, di neutrini cosmici altamente energetici provenienti dall'esterno del Sistema Solare.

 

I neutrini sono tra i mattoni fondamentali dell'Universo: praticamente privi di massa, interagiscono di rado con altre particelle e mantengono invariate velocità e direzione incuranti dei campi magnetici che incontrano.

Miliardi di neutrini giungono sulla Terra ogni secondo (attraversano anche il nostro corpo per esempio, senza che noi ce ne accorgiamo). La maggior parte di essi proviene dal Sole o dall'atmosfera terrestre; molto più rari - ma più interesanti da studiare - sono i neutrini cosmici, provenienti dal limitare o dall'esterno della nostra galassia.

Questi "messaggeri" celesti recano preziose informazioni su quegli eventi spaziali che liberano grandi energie perché - a differenza della luce - possono sfuggire facilmente da ambienti estremamente densi, come il nucleo esploso di una supernova, un buco nero o un'emissione di raggi gamma. Uno dei pochi ostacoli che trovano sul loro cammino è costituito dai ghiacci - da qui l'idea di costruire un rivelatore di particelle al Polo Sud.

 

IceCube è una sorta di "telescopio" sotterraneo costituito da 86 cavi d'acciaio muniti di 5160 sensori di luce, distribuiti in un chilometro quadrato di ghiaccio a una profondità compresa tra i 1.450 e i 2.450 metri in Antartide. Compito di questi rivelatori è registrare gli eventi di collisione tra i neutrini cosmici e gli atomi che compongono i ghiacci artici, visibili sotto forma di piccole scintille di luce.

Dal maggio 2010 al maggio 2012 IceCube ha "catturato" 28 neutrini con cariche energetiche più grandi di 30 teraelectronvolts (TeV). Due di questi hanno mostrato una carica energetica record - oltre 1.000 TeV (più dell'energia cinetica di una mosca in volo) compressa in una singola particella elementare: un vero record presentato oggi sulle pagine della rivista scientifica Science.

Riproduzione artistica dei rivelatori sferici di particelle di IceCube, sepolti nei ghiacci antartici. Image credit: Credit: Jamie Yang, The IceCube Collaboration

 

Le prime avvisaglie della scoperta sono state descritte qualche mese fa (ne avevamo parlato qui). Oggi sono arrivate le conferme: non solo sono stati registrati i due neutrini da 1.000 TeV, ma è stato appurato che anche 26 neutrini da 30 TeV hanno una carica energetica superiore rispetto a quella prevista per neutrini provenienti dall'atmosfera terrestre. Secondo i ricercatori, questi 28 neutrini provengono dall'esterno del sistema solare.

«Stiamo forse assistendo alla nascita dell'astronomia dei neutrini» ha commentato Markus Ackermann del Deutsche Elektronen-Synchrotron, tra gli autori dello studio. Le analisi non hanno trovato significative concentrazioni statistiche dei 28 eventi in un determinato periodo di tempo o in un particolare spazio, perché le particelle "speciali" individuate sono ancora troppo poche.

«Lavoreremo ora per migliorare la significatività delle nostre osservazioni, capire che cosa significa questo segnale e da dove proviene» ha commentato Olga Botner dell'università di Uppsala, Svezia.

Le nuove frontiere della fisica sperimentale sono vastissime e la conferma empirica del bosone di Higgs è soltanto la prima tappa di un'avventura ancora lunga, come vi spieghiamo nella gallery qui sotto.

 

21 Novembre 2013 | Elisabetta Intini