Scientia

Cercetătorii de la BOREXINO, care este un detector de neutrini situat la laboratorul subteran de la Gran Sasso, în Italia, au furnizat recent o serie de rezultate în urma efectuării a numeroase măsurători asupra neutrinilor care provin din Soare. Citiţi mai multe în acest articol.

Rezultatele au confirmat validitatea modelelor care descriu procesele nucleare ce alimentează Soarele, precum şi posibilitatea de a obţine importante informaţii despre oscilaţia neutrinilor.


BOREXINO pe scurt

Sub muntele Gran Sasso din Italia, cam la jumătatea galeriei care uneşte l’Aquila de Teramo, este în funcţiune unul dintre cele mai mari şi mai performante laboratoare subterane din lume: Laboratori Nazionali del Gran Sasso, LNGS-INFN, unde se desfăşoară mai multe experimente ce au nevoie de “tăcere cosmică”, adică filtrarea de către munte a particulelor cunoscute în favoarea celor care interacţionează extrem de slab, pentru a studia neutrinii sau pentru a detecta materia întunecată.

Printre aceste experimente se numără la loc de cinste experimentul BOREXINO, în cadrul căruia lucrează circa 100 de cercetători din Italia, Statele Unite, Germania, Franţa şi Rusia.

Inima detectorului BOREXINO este o sferă de nailon care conţine 300 de tone de lichid scintilant, extrem de pur, în care se generează scintilaţii în urma interacţiunii neutrinilor cu electronii atomilor lichidului scintilant.

Credit: http://www.pd.infn.it/~dorigo/

Această scintilaţie (semnal luminos) este ulterior transformată într-un semnal electric de către detectoarele poziţionate în jurul sferei umplute cu lichid scintilant, şi anume cei 2200 de fotomutiplicatori. Semnalele electrice sunt înregistrate pe calculator şi ulterior analizate cu ajutorul unor programe complexe de analize de date.

În urma acestei analize se poate determina poziţia punctului în care neutrinii au interacţionat în interiorul detectorului, precum şi energia acestora.


Record mondial al experimentului BOREXINO

BOREXINO foloseşte materiale extrem de pure din punct de vedere al prezenţei elementelor radioactive. În cadrul experimentului a fost dezvoltată o tehnică ce permite selecţionarea materialelor cu un nivel de impurităţi radioactive extrem de mic.

BOREXINO, pentru dimensiunile lui, este aparatul cel mai pur din punct de vedere radioactiv din lume. Pentru a selecţiona şi purifica aceste materiale, cercetătorii din BOREXINO au lucrat circa 8 ani. Tehnologia dezvoltată de BOREXINO pentru purificarea materialelor ar putea fi folosită în viitor în industria farmaceutică sau în cea a materialelor.

Drept consecinţă a acestui record, BOREXINO este capabil să măsoare neutrini cu energii foarte mici (< 1 MeV), care ar fi fost complet acoperiţi de semnalele generate de elementele radioactive prezente în materialele aparatului, dacă acestea nu ar fi fost pure din punct de vedere al prezenţei elementelor radioactive.

BOREXINO şi neutrinii solari (eng.)

Rezultatele recente obţinute de BOREXINO

BOREXINO studiază atât neutrinii care provin din procesele ce au loc în interiorul scoarţei terestre (citiţi şi articolul Misterul miezului Pământului - rezolvat, pentru o scurtă introducere a neutrinilor şi prezentarea măsurătorilor geoneutrinilor de la BOREXINO) cât şi neutrinii, mult mai mulţi ca număr, ce provin din Soare, în urma proceselor nucleare care au loc acolo. BOREXINO a reuşit să vadă neutrini cu energii mult mai mici, de circa 10 ori, decât alte experimente care privesc Soarele, cum ar fi SNO în Canada sau Superkamiokande în Japonia.

Acest fapt este extrem de important, deoarece circa 90% dintre neutrinii care provin din Soare şi ajung pe Pământ au energii joase.

Deşi un număr enorm de neutrini traversează BOREXINO, acesta detectează doar circa 50 pe zi!

Soarele emite un număr enorm de neutrini; pe Pământ ajung circa 60 miliarde de neutrini pe centimetru pătrat pe secundă. Aceştia interacţionează extrem de slab cu materia – astfel încât în ciuda numărului enorm de neutrini care traversează BOREXINO, acesta reuşeşte să detecteze doar circa 50 pe zi!

BOREXINO a început recent măsurătorile neutrinilor şi studiază în detaliu spectrul acestora cu obiectivul de a înţelege mai bine mecanismele din Soare care îi generează precum şi alte aspecte ale fizicii particulelor elementare, cum ar fi oscilaţia neutrinilor, unul dintre cele mai misterioase şi fascinante subiecte ale fizicii moderne (neutrinii se pot transforma, în călătoria lor de la Soare la Pământ, dintr-un tip de neutrini în alt tip, de exemplu din neutrini electronici în neutrini miuonici, fenomen cunoscut sub numele de oscilaţia neutrinilor şi studiat la ora actuală în cadrul diverselor experimente).

De remarcat, ca o curiozitate, faptul că neutrinii produşi în regiunea centrală a Soarelui ies din acesta în circa 3 secunde, în timp ce fotonii produşi în aceeaşi regiune au nevoie de circa 100.000 de ani pentru a ajunge la suprafaţa Soarelui, datorită faptului că fotonii interacţionează mult mai puternic decât neutrinii cu materia din care este compus Soarele. Aşadar, neutrinii sunt mesageri privilegiaţi de la Soare – care ne pot ajuta să înţelegem mult mai bine ce se întâmplă în interiorul acestuia.

BOREXINO va scruta Soarele pentru următorii circa 10 ani, durata aproximativă a ciclului solar.

Pentru mai multe informaţii (în limba engleză) despre BOREXINO, accesaţi pagina web a Gran Sasso National Laboratory.

Autoarea mulţumeşte pentru colaborare dnei Diana Sirghi.