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“C’è qualcosa di nuovo oggi nel sole, anzi di antico”

(PRIMA PARTE) Così a simbolicamente iniziato di Giovanni pascoli la poesia del “L’ aquilone”Sono trascorsi alcuni mesi dal dal conferimento del premio Nobel 2015 perla fisica ai due ricercatori, il giapponese Takaaki Kajita e il canadese Arthur B. McDonald, per aver dimostrato che tra tipi diversi di neutrini (neutrino elettronico, neutrino muonico e neutrino tauonico) esiste una differenza di massa. Di Alberto Zei

Alberto Zei by Alberto Zei
5 Marzo 2016
in Senza categoria
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“C’è qualcosa di nuovo oggi  nel sole,  anzi di antico”
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Di Alberto Zei

L’eco ancora avvertibile. Le spiegazioni delle incongruenze che hanno accompagnato la storia di queste fantomatiche particelle – neutrini – è costellata di affermazioni e di smentite. Ciò in quanto le contraddizioni sulle caratteristiche dei  neutrini sembrano  bene attagliarsi alla natura del particolarmente piccolo. In tal caso l’”intanglement”  di  stati sovrapposti di differente natura potrebbe rivelarsi  al momento dell’osservazione. L’ipotesi dell’ intanglement dei neutrini, così come si vedrà in seguito, troverà un  altra condizione in cui questi manifestano la loro mutevole natura.

Per tale ragione potrebbero però essere valide le contraddizioni che questo tipo di ricerca non riesce  a lasciarsi alle spalle. Sarebbe infatti,  ancora possibile conferire paradossalmente il medesimo riconoscimento   premiale a chi riuscirà a dimostrare con il supporto dell’osservazione e delle relative spiegazioni teoriche-matematiche,  che i neutrini in certe condizioni, come quelle del loro trasferimento, sono particelle che risultano prive di massa. L’ inverso di questa  situazione sussisterebbe in tal caso, per i  neutrini all’interno della materia condensata. Forse l’unica certezza che tuttavia viene adombrata con il “forse”è che i neutrini durante il loro trasferimento non possono assumere una velocità superluminale in quanto tale condizione violerebbe  i presupposti su cui si fonda  la  conoscenza della fisica attuale. Si tratta di particelle apparentemente insignificanti per la loro minima interazione con

Immagine 1
In fondo una barca – Il rivelatore di neutrini del Gran Sasso è costituito sostanzialmente da una enorme vasca costellata di sensori

La massa dei neutrini – Lo studio del decadimento di un  neutrone in un protone che prevede la generazione di un elettrone non rispettava il principio di conservazione dell’energia per mancanza ancora  di qualcosa.  Fu allora che Pauli suggerì che doveva aggiungersi  nell’equazione una particella, mancante nel bilancio energetico.  Così, Enrico Fermi riflettendo sull’equazione, chiamò questa nuova arrivata:  “neutrino”, (antineutrino elettronico, nel caso do specie) introducendolo nel calcolo con la lettera greca “ν”  in modo da  pareggiare  i conti energetici.  Questo approccio fu sottoposto a moltissime critiche e a molti tentativi di misura delle proprietà della nuova particella che stante la sua sconosciuta interazione con la materia,  poteva assumere pratico significato  attraverso  solo la sua eventuale  “massa”. Ma la maggiore  difficoltà era ed è stata proprio  quella di misurarla. Sin dalla metà dell’altro secolo, i risultati teorici  offerti alla  conoscenza, anche da parte  dei nostri connazionali Majorana, Pontecorvo e Fermi, hanno costituito decisivi passi verso la comprensione   dei neutrini.

La materia, e in special modo con quella vivente. Di fatto i neutrini possono penetrare la materia vivente, per miliardi e miliardi di volte in un secondo, così come avviene,   senza lasciare alcun danno né traccia del loro passaggio. Tuttavia queste minuscole particelle, se da un  lato non rivelano appieno la loro natura, dall’altro fanno comprendere ciò che diversamente sarebbe impossibile conoscere circa le relazioni nucleari che si innescano all’interno del sole e  per estensione, anche delle altre stelle a una profondità considerevole  dalla superficie. Infatti, gli  sciami di  neutrini che fuoriescono dal profondo del nostro astro  consentono di  dedurre la tipologia delle reazioni nucleari che si verificano all’interno dei corpi stellari.

 

I successi precedenti – on sembri però, questa enorme mancanza di influenza sulla materia, una esagerazione, in quanto i neutrini provenienti dal sole e dallo spazio,  percorrono da una  parte all’altra la Terra, transitando  all’ interno della  materia  che in rapporto alla  loro piccolezza, appare costituita da  enormi maglie  (a loro volta fatte da altre maglie  alla stessa maniera). Queste  particelle sono così minute da attraversare  senza perdersi all’interno,  non solo del  nostro pianeta ma delle stelle e delle galassie (qualche estrema eccezione è  pur sempre ammessa)   .I grandi  sforzi tecnologici compiuti dai laboratori più sofisticati e più prestigiosi del mondo, tra cui LNGS, nelle viscere del Gran Sasso d’Italia, hanno ottenuto  modesti successi per l’intercettazione di queste sfuggenti particelle,  finora con risultati  più teorici che  pratici. Ma dopo le altalenanti precisazioni da parte di illustri teorici di fisica quantistica, se queste minutissime entità  siano o non siano composte di  materia, ora il conferimento del Nobel 2015 ai due  ricercatori  viene motivato dal  fatto  di averne  finalmente accertato la massa. L’esperimento cruciale per la sua definizione deve però, essere ancora compiuto, e sembra che il Laboratorio del Gran Sasso sia molto avanti in questa direzione all’”ultimo stato dell’arte”.

Immagine 2
La famiglia dei Leptoni nella materia

La famiglia dei leptoni – Sono qui tracciate alcune sfaccettature di questo fantomatico frammento particellare misterioso  e fascinoso  che come la “primula rossa” tutti sanno che c’è ma nessuno sa dov’è.  Per quanto riguarda la pratica  rilevanza dei neutrini, nel parco delle particelle non sembra al momento essercene più di tanta,  in quanto la “polvere di stelle”, si fa per dire, percepita con la loro presenza non sembra avere alcuna proprietà autonoma. Anche  il mutamento di “sapore” durante il percorso  dei neutrini non è dovuto a una loro autonomia ma all’ entanglement  con i partner maggiori della stessa famiglia. La famiglia dei leptoni allargata, com’è noto, è composta da elettroni e neutrini nella materia e di  antielettroni e antineutrini nell’antimateria. Di questi ne  esistono tre tipologie tra loro correlate, cosi come sono correlati tra loro i membri di una  famiglia. Infatti,  all’elettrone, al  muone e al  tauone  con massa progressivamente crescente, fanno capo i rispettivi neutrini  che prendono  l’attributo di  elettronico, muonico  e tauonico. La medesima cosa avviene in maniera  simmetrica, nell’antimateria.

Parlando di soli neutrini, per non appesantire il concetto con gli antineutrini e l’antimateria,  va detto che già dalla metà del secolo scorso è stato ipotizzato, matematicamente formulato e poi accettato da una parte dei fisici che non si trattava di tre entità differenti ma che queste erano espressione diversa di un unico e più stabile neutrino elettronico. Tutto ciò  il nostro Pontecorvo lo aveva già appurato negli anni 50 del secolo scorso.  Solo che per ragioni soprattutto politiche, la rivelazione di tale ipotesi, era stata pubblicata in russo. La ricerca teorica e le sperimentazioni fatte da Pontecorvo non si avvalevano certo dei poderosi  mezzi come quelli rappresentati dai potentissimi e mastodontici rivelatori del _Gransasso in Italia o del Superkamikande in Giappone, eppure la valenza di questo scienziato, più o meno misteriosamente scomparso, aveva superato con la teoria, l’ efficacia dei nuovi  mezzi di indagine sperimentale del terzo millennio. Per tali ragioni, l’ oscillazione di “sapore”  che solo adesso  sembra essere stata scoperta,  non potrà  acquistare  con il conferimento del premio Nobel,   una nuova “verginità”  scientifica.

 

Immagine 3
L’ entanglement è uno dei più paradossali fenomeni delle fisica quantistica ma molto più esteso di quanto inizialmente si riteneva, nei comportamenti della materia e non solo

“Entanglòerment”– D’altra parte, la oscillazione di sapore dei neutrini ad esempio, da elettronici a muonici, provenienti dalle interazioni deboli del sole, avvengono negli alti strati della atmosfera in quanto i corrispondenti elettroni con i quali risultano “entangled” (correlati anche a distanza: si veda la teoria dell’entanglement) mutano con lo stesso ritmo  durante l’attraversamento  della atmosfera verso la Terra.  Quindi non sono i neutrini, anche a causa della pressoché impossibile interazione con la materia di ben altra densità,  a interagire con l’atmosfera e per di più, rarefatta; sono invece gli elettroni “entangled” a innescare l’oscillazione dei neutrini. Questi infatti  determinano con la loro, quella dei neutrini che percorrono lo spazio in stato di sovrapposizione  di sapore; sapore che poi  assumono  per l’ effetto dell’”entanglement” con i corrispondenti elettroni .

 

 

 

                                                                                                          Fine della prima parte

 

 

Allo stato delle cose è stato completamente utilizzato lo spazio gentilmente messo a disposizione da PaeseRoma.it . I commenti sulle attuali dichiarazioni della “rivelazione” della massa che i neutrini possederebbero  saranno  pertanto,  oggetto di prossima pubblicazione.      

Alberto Zei

Alberto Zei

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