Neutrinii: Misterioasele particule care bombardează necontenit Pământul, ne oferă noi informaţii despre Soare

Miliardele de particule eterale denumite neutrini, provenite de la Soare şi care trec prin noi în fiecare secundă, au totuşi o masă proprie, deşi până nu demult fizicienii erau aproape convinşi că nu au, conform site-ului SPACE.com.

În prezent, un experiment gigantic, desfăşurat sub munţi în Italia, a reuşit o analiză fără precedent a neutrinilor ce ar putea servi drept bază pentru elucidarea enigmelor acestei particule subatomice dar şi ale stelelor care le generează.

Neutrinii sunt generaţi de reacţii nucleare şi de anumite tipuri de descompunere radioactivă. Ei sunt creaţi în număr extrem de mare în furnalul nuclear al Soarelui şi apoi sunt expediaţi în spaţiu, ajungând să treacă prin Pământ în număr masiv de aproximativ 65 de miliarde pe centimetru pătrat. Ei trec prin orice fel de material pentru că au o încărcătură electrică negativă şi nu interacţionează aproape niciodată cu alte particule. Cazurile în care se ciocnesc de atomi sunt foarte, foarte rare.

Noile informaţii despre neutrini provin din cadrul experimentului Borexino derulat sub munţii Apenini, la Laboratorul Naţional Gran Sasso din Italia - unul dintre cele mai sensibile detectoare de neutrini din lume.

Un alt experiment în derulare la Gran Sasso, denumit OPERA, studiază de asemenea neutrinii dar observă particulele create în laboratorul CERN din Elveţia şi nu pe cele provenite de la Soare. Echipa de cercetători care derulează experimentul OPERA au ţinut prima pagină a ziarelor când au anunţat descoperirea unei particule care poate călători mai repede decât lumina, descoperire ce nu a fost confirmată încă.

Fizicienii au prognozat cu multă acurateţe proprietăţile marii majorităţi a particulelor subatomice cunoscute din Univers, în cadrul ueni teorii conform căreia neutrinii nu ar fi trebui să aibă masă proprie. Însă, începând din anii "90, un număr din ce în ce mai mare de oameni de ştiinţă au raportat că neutrinii au masă, deşi este extraordinar de mică. Deocamdată rămâne un mister de ce neutrinii sunt atât de mici în comparaţie cu celelalte particule cunoscute - un neutrin este de aproximativ 500.000 de ori mai mic decât un electron.

Instrumentul folosit în experimentul Borexino foloseşte 2.200 de senzori pentru a detecta neutrini în cazurile extrem de rare în care aceste mici particule interacţionează cu un lichid organic special, cu 300 de tone dintr-un lichid organic special. Acest lichid se află într-o sferă înconjurată de 2.000 de tone de apă pură. Lichidul organic din sferă este foarte pur, având un conţinut radioactiv foarte scăzut, de sute de miliarde de ori mai mic decât al unui banal fir de praf. Concentraţiile radioactive obişnuite ale izotopilor de uraniu-238 şi thoriu-232 pe Pământ sunt de aproximativ 1 parte la 1 milion.

Puritatea extraordinară a acestui lichid organic, protejat de radioactivitatea reziduală de apa pură şi de munţii de deasupra laboratorului, îi asigură pe oamenii de ştiinţă că dacă vor detecta vreo particulă care trece prin el, atunci aproape sigur că este vorba de un neutrin.

Deşi intrumentul de cercetare din cadrul experimentului Borexino poate detecta neutrini de la surse de pe Pământ, cum ar fi centralele nucleare, echipa internaţională care derulează acest experiment s-a concentrat doar asupra neutrinilor proveniţi de la Soare.

Neutrinii sunt generaţi de reacţii nucleare şi de anumite tipuri de descompunere radioactivă. Ei sunt creaţi în număr extrem de mare în furnalul nuclear al Soarelui şi apoi sunt expediaţi în spaţiu, ajungând să treacă prin Pământ în număr masiv de aproximativ 65 de miliarde pe centimetru pătrat.

"Borexino este singurul detector capabil să observe întregul spectru al neutrinilor solari deodată", susţine cercetătoarea Laura Cadonati, fizician la University of Massachusetts din Amherst.

Printre neutrinii solari identificaţi de Borexino se numără cei proveniţi din descompunerea radioactivă a atomilor izotopului beriliu-7 (7Be). Acest tip de neutrini reprezintă, conform calculelor, aproximativ 10% din numărul neutrinilor solari ce trec prin planeta noastră.

În cadrul experimentului Borexino este analizat şi fenomenul straniu al oscilaţiei neutrinilor, fenomen de dovedeşte faptul că aceste particule au masă. Neutrinii sunt de trei tipuri, sau "arome" - electron, muon şi tau. În timp ce trec prin spaţiu, neutrinii se schimbă sau "oscilează" de la o aromă la alta, ei căpătând masă din aceste transformări.

Instrumentele din Canada şi Japonia, proiectate pentru a identifica neutrinii cu nivel ridicat de energie, au surprins de asemenea fenomenul oscilator al trecerii de la o aromă la alta. Noile date obţinute în cadrul experimentului Borexino, cu privire la neutrinii cu nivel scăzut de energie, confirmă faptul că oscilaţiile neutrinilor solari sunt dependente de acest nivel de energie - neutrinii solari cu nivel energetic scăzut au de obicei aroma electron, comparativ cu cei cu nivel energetic ridicat care adoptă celelalte arome. De asemenea, trecerea prin planeta noastră nu pare să schimbe aroma neutrinilor.

Pentru viitor, oamenii de ştiinţă îşi propun să identifice originea fiecărui tip de neutrin care provine de la Soare. Odată obţinute, aceste informaţii vor fi folosite pentru a determina nivelurile relative de carbon, azot şi oxigen din Soare şi ar mări astfel gradul nostru de înţelegere al modului în care steaua care ne guvernează a evoluat şi cum se compară cu alte stele.

Detectorele de nutrini sunt singura poartă de care dispune ştiinţă în acest moment spre centrul stelelor, pentru că neutrinii sunt singurele particule care scapă nemodificate din reactoarele stelare.

Aceste descoperiri şi concluzii sunt prezentate pe larg în ultimul număr al revistei Physical Review Letters.