tomografia da neutrini
tomografia da neutrini
tomografìa da neutrini locuz. sost. f. – Nuova metodologia sperimentale dalla quale si attende un significativo contributo alla definizione di un modello termico complessivo della Terra. Gli apparati realizzati nei laboratori di ricerca di fisica nucleare e subnucleare, per es. quelli a scintillatore liquido dei Laboratori nazionali del Gran Sasso (Borexino) in Italia e di Kamioka (KamLAND, KAMioka Liquid-scintillator Anti-Neutrino Detector) in Giappone, consentono di rilevare neutrini. Queste particelle elementari, di varia provenienza ed energia, sono caratterizzate da piccole sezioni d’urto di reazione e possono quindi agevolmente attraversare, in senso statistico, tutto il pianeta. Per favorirne la rilevazione, ovvero aumentare la probabilità di un evento a loro carico consistente in una reazione nucleare, i rilevatori sono costituiti da una massa notevole di materia, liquida o solida secondo le energie delle particelle da individuare, schermata in cavità sotterranee. I neutrini sono prodotti in quantità ed energie rilevabili attraverso processi nucleari di differente natura: nel Sole, nelle esplosioni di supernovae, per interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera terrestre, nei reattori nucleari per produzione di energia, nell’interno terrestre. In quest’ultimo caso, il flusso neutrinico, costituito da antineutrini denominati geoneutrini, è causato dai decadimenti β del 40K e delle catene radioattive di 238U e232Th. Poiché alle reazioni nucleari coinvolte in tali decadimenti si attribuisce la produzione della quantità sostanziale del calore radiogenico terrestre, lo studio delle caratteristiche del flusso di geoneutrini permetterà di approfondire la conoscenza sia della distribuzione sia della tipologia (rapporto tra calore radiogenico e calore primordiale di aggregazione) dell’energia termica nel pianeta, di ridurre il campo delle ipotesi sull’ordine di grandezza dei tempi di formazione e di differenziazione della Terra, di specificare, infine, le condizioni fisiche iniziali e al contorno per i modelli dei sistemi dinamici convettivi nel mantello e nel nucleo. Le applicazioni basate su flussi di neutrini provenienti da sorgenti esterne permetteranno inoltre di ottenere informazioni supplementari sulla struttura interna della Terra. Le caratteristiche della distribuzione della massa nel pianeta condizionano la propagazione dei neutrini in due modi: per assorbimento e per variazione dell’oscillazione neutrinica. Nel primo caso si ricavano informazioni tomografiche dalla diminuzione del flusso dei neutrini che attraversano la Terra per intero o sue porzioni, in particolare dei neutrini ad alta energia (>1 TeV) caratterizzati da una maggiore e favorevole sezione d’urto. Nel secondo caso, in cui il campo ottimale di energie è compreso tra 100 MeV e 35 GeV, si sfruttano gli esiti dell’effetto di materia (o effetto MSW, Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein), per il quale l’oscillazione di neutrino, un fenomeno quantomeccanico, è modificata dalla densità elettronica della materia.