Particelle spettrali provenienti dallo spazio rilevate in Antartide

Sepolto nelle profondità nel ghiaccio antartico, un osservatorio astronomico ha individuato delle spettrali particelle, quasi senza massa, provenienti dall’interno della nostra galassia e da punti che si trovano oltre la Via Lattea. Secondo i ricercatori, scoprire questi neutrini cosmici non solo conferma la loro esistenza, ma getta anche luce sulle origini dei raggi cosmici.

L‘Osservatorio IceCube Neutrino è costituito da 86 pozzi scavati a 8.000 piedi nel ghiaccio nei pressi del Polo Sud. Gli alberi sono dotati di rilevatori che cercano la luce rivelata da particelle ad alta energia che solcano il ghiaccio circostante. I neutrini hanno poca massa, e passano attraverso la materia così facilmente che un blocco di piombo non li avrebbe fermati. Queste particelle elusive provengono da fonti ad alta energia: esplosioni stellari, buchi neri e nuclei galattici.

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Anche se non interagiscono molto con la materia, di tanto in tanto qualcuno colpirà un nucleo atomico sulla Terra. Quando ciò accade il neutrino genera una particella chiamata un muone. Questo è ciò che gli scienziati cercano quando cercano i neutrini – i muoni si muovono infatti più velocemente rispetto alla velocità della luce in un solido (il ghiaccio in questo caso) e generano onde di luce, come la scia di una barca sull’acqua, chiamata radiazione Cherenkov. I muoni mostrano anche i percorsi dei neutrini. (La velocità della luce è costante nel vuoto, ma è più lenta in un mezzo come il ghiaccio o il vetro. Questo è ciò che provoca la rifrazione. Così i muoni non rompono effettivamente il limite della velocità della luce).

Il progetto IceCube ha trovato neutrini provenienti da fuori la nostra galassia nel 2013, ma per confermare che la rilevazione era corretta i ricercatori, guidati da un gruppo di ricercatori dell’Università del Wisconsin-Madison, hanno dovuto assicurarsi che questi neutrini non venissero da fonti all’interno della nostra galassia (ad esempio dal sole). Per farlo, hanno cercato neutrini con energie simili che arrivavano da tutte le direzioni alla stessa velocità, indipendenti dalla rotazione e dalla rivoluzione della Terra intorno al sole. L’unico caso in cui ciò può succedere è quando la fonte è posta al di fuori della galassia.

Gli scienziati hanno dovuto anche filtrare i muoni creati quando i raggi cosmici entrano nell’atmosfera del pianeta. Nel corso di due anni, tra il maggio 2010 e il maggio 2012, l’osservatorio ha registrato più di 35.000 neutrini, tra cui 20 che mostrano energie abbastanza alte per suggerire siano arrivati da sorgenti cosmiche.

Quei 20 neutrini, chiamati neutrini muonici, provenivano dalla direzione opposta, ma approssimativamente alla stessa velocità, come i neutrini simili osservati nelle corse precedenti. Poiché la velocità con cui si sono presentati era circa la stessa durante l’osservazione, significa che non importa dove l’osservatorio è stato evidenziato come risultato della rotazione quotidiana e della rivoluzione annuale della Terra – il risultato previsto per i neutrini extragalattici.

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“Almeno una frazione di tale flusso è di origine extragalattica” ha detto Albrecht Karle, professore di fisica della UW-Madison  e uno dei maggiori autori del nuovo studio.

Tali osservazioni anche detto loro anche qualcosa di diverso: le energie dei neutrini muonici, e il loro numero, non si adatta bene con i diversi modelli sulla loro origine. Gli scienziati non affrontano questo aspetto in profondità nel loro studio, ma i dati sembrano mostrare che questi neutrini muonici probabilmente provengono dai gamma-ray burst (GRB), che sono eventi ad alta energia che avvengono nello spazio.

Allo stesso modo, i nuclei galattici attivi non sembrano essere i responsabili, anche se Karle ha detto che è troppo presto per dirlo con certezza.

Un’altra possibilità sono le galassie, che attraversano periodi di rapida formazione stellare, o masse di gas e polveri che circondano i buchi neri nei centri galattici. Quando gli atomi vengono attirati nelle fauci di un buco nero, sbattono l’uno contro l’altro più spesso ad energie più elevate. Alla fine alcuni producono pioni, neutrini e fotoni. Se così fosse, Karle ha detto, allora ci si aspetterebbe un rapporto quasi di uno a uno di neutrini ad alta energia ad accompagnare i fotoni. Ma questo non è stato ancora confermato o confutato.

Via | livescience

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