1 LUniverso visto coi neutrini C e modo e modo di vedere Carta di identità del neutrino La fonte di energia delle stelle Sottoterra per vedere le stelle: Il Gran Sasso Gallex: dal Gran Sasso a Monaco Che altro si puo vedere coi neutrini? Scomparse e apparizioni: da Ginevra al Gran Sasso

2 Ce modo e modo di vedere: la luce visibile Sorgente di radiazione Interazione Rivelatore (occhio)

3 Ce modo e modo di vedere: i raggi X più penetrante Se voglio vedere allinterno uso una radiazione più penetrante ancora una radiazione e.m Rivelatore (lastra....occhio)

4 Ce modo e modo di vedere: gli ultrasuoni acustiche Radiazione diversa (onde acustiche) Il rivelatore e ancora più complicato...

5 Vedere linterno delle stelle Le stelle producono ogni tipo di radiazione: visibile, X,.... molto più penetranti Per vedere al loro interno occorrono radiazioni molto più penetranti dei raggi X Per vedere linterno del sole si usano: onde acustiche (Eliosismologia) i neutrini e i neutrini

6 Carta di Identità del neutrino Particella, associata a un tipo di radiazione Nascita: 1930 Maternità/Paternità: Pauli Fermi (Pontecorvo) Residenza: quasi ovunque Provenienza: stelle, reattori nucleari, acceleratori di particelle... Estremamente elusiva Segni particolari: Estremamente elusiva (penetrante) estremamente piccola Massa: estremamente piccola, rispetto alle altre particelle

7 Question time

8 Perche guardare linterno delle stelle? Il Beduino, il pastore, passava la notte nel deserto, che era completamente oscuro e buio. Allora Dio, per aiutare il suo fedele, invio' i suoi angeli a forare la volta nera della notte con le loro lance. Quelle che noi percepiamo come stelle, non sono altro che i fori nella volta della notte dai quali si vede la luce che c'è al di la', nel paradiso di Dio (leggenda della cultura beduina sull'origine delle stelle)

9 La fonte di energia delle stelle Kelvin Kelvin: Lenergia gravitazionale può sostenere la luminosità del sole per circa di anni. Troppo poco Troppo poco per rendere conto dellevoluzione dei processi biologici e geologici problema Comprendere la fonte di energia delle stelle era il problema scientifico del secolo scorso: quale fonte di energia può sostenere il sole per circa anni?

10 La nascita dellastrofisica nucleare Einstein Einstein: E=mc 2 Aston Aston: m(He)<4 m(H) Eddington Eddington: Se una stella consiste inizialmente di idrogeno, che viene gradualmente trasformato in elementi più pesanti, allora abbiamo compreso la fonte di energia delle stelle Se questo e vero, allora siamo più vicini al sogno di controllare questo potere latente, a beneficio dell'umanità o per il suo suicidio (1920)

11 La prova ? rivelarli per avere la prova della fonte di energia del sole I neutrini, i costituenti della la radiazione più penetrante, riescono ad attraversare la stella (Pontecorvo 47); occorre rivelarli per avere la prova della fonte di energia del sole Riteniamo che nel nucleo del sole avvengano reazioni nucleari: 4 H -> He + 2e +calore neutrini +2 neutrini Come dimostrarlo?

12 Underground physics occorre schermarsi Per rivelare una radiazione elusiva, penetrante, occorre schermarsi dalle altre radiazioni

13 Il Laboratorio Nazionale del Gran Sasso Il laboratorio del silenzio cosmico La frontiera della radioattività zero

14 Gli uomini

15 Gli scavi

16 I rivelatori

17 Dal Gran Sasso al Deutschen Museum rivelato i neutrini Gallex ha rivelato i neutrini provenienti dalle fusioni nucleari nel sole lenergia del sole e prodotta da reazioni nucleari Gallex ha dimostrato che lenergia del sole e prodotta da reazioni nucleari al suo interno

18 Question time

19 Che altro c'è da fare? La materia oscura nelluniverso I neutrini terrestriI neutrini da Supernovae I neutrini della Galassia

20 I neutrini della Terra La terra e radioattiva Quanto e il contenuto di elementi radioattivi allinterno della terra? neutrini prodotti dallinterno terrestre Rivelare (anti) neutrini prodotti dallinterno terrestre e il modo per misurare la radioattività della terra.

21 I neutrini da supernovae Lo 0.1% dellenergia di una supernova e in radiazione visibile, e il 99.9% e trasportato da neutrini Nel 1987, per la prima volta sono stati rivelati neutrini da SN I neutrini da SN sono lo strumento per lo studio della struttura interna I neutrini da SN sono lo strumento per lo studio della struttura interna

22 I neutrini dalla Galassia Nella nostra Galassia brillano soli Ciascuno di questi produce neutrini Come apparirà la galassia in un telescopio a neutrini Come apparirà la galassia in un telescopio a neutrini?

23 La materia oscura nelluniverso Allinterno delle galassie e fra le galassie c'è della materia che non brilla, oscura. La materia oscura La materia oscura costituisce il 90% dellUniverso, ma non sappiamo di che e fatta. La materia oscura potrebbe essere fatta di i neutrini primordiali, se i neutrini hanno una piccola massa m( )=10 -6 m(e)] La materia oscura potrebbe essere fatta di i neutrini primordiali, se i neutrini hanno una piccola massa [ m( )=10 -6 m(e)]

24 Cose viste e non viste meta Il segnale osservato da Gallex e circa la meta di quello atteso Lo stesso e successo in altri 5 esperimenti trasformati in altre particelle Si pensa che i neutrini prodotti dal sole si siano trasformati in altre particelle, invisibili nei rivelatori attuali (Oscillazioni di Pontecorvo). hanno una massa, anche se piccolissima Ciò e possibile se i neutrini hanno una massa, anche se piccolissima

25 Cose viste e non viste Una scomparsa non e una scoperta esperimento di apparizione Per fare una scoperta occorre avere un segnale, fare un esperimento di apparizione rivelare i prodotti Per i neutrini, occorre rivelare i prodotti della loro (eventuale) trasformazione

26 Cose intraviste elettronici L esperimento SNO (Sudbury Neutrino Observatory) ha recentemente dimostrato che una frazione dei neutrini elettronici emessi dal sole si trasforma nel viaggio in altre particelle. Adesso occorre individuare i prodotti della trasformazione Con ogni probabilità, si tratta di altri muonici o taonici tipi di neutrino (muonici o taonici, o altro ?)

27 Da Ginevra al Gran Sasso Sparare neutrini prodotti al CERN di Ginevra sotto la crosta terrestre per 732 Km in questo viaggio i neutrini possono trasformarsi goal: rivelare al Gran Sasso i prodotti della trasformazione...

28 Bruno Pontecorvo