Il Gran Sasso “vede” dentro il Sole

L’Aquila – BOREXINO SCRUTA LE REAZIONI NUCLEARI NELLE STELLE – (Foto: un’esplosione nucleare terrestre) - Da molto tempo si sapeva che le stelle sono bombe nucleari a fusione, la cui “esplosione” genera luce, calore e diverse altre radiazioni. Il Gran Sasso ha guardato meglio nel cuore delle stelle, confermando tali reazioni. Una scoperta di enorme rilievo per la conoscenza astrofisica. Arriva dallo studio dei neutrini solari la prova sperimentale di come funziona il motore delle stelle. L’ha ottenuta l’esperimento Borexino ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, studiando i neutrini di bassissima energia prodotti dalle fusioni nucleari nel cuore delle stelle.
Secondo i modelli astrofisici attuali – dice una nota del Laboratorio – nel Sole e nelle stelle di dimensioni simili, la reazione nucleare dominante (nota come pp) è la fusione di due nuclei di idrogeno, che forma un nucleo di deuterio (protone e neutrone) ed è capace di innalzare la temperatura all’interno delle stelle fino a dieci milioni di gradi.
Nelle stelle di dimensioni maggiori (almeno una volta e mezza la massa solare) la reazione pp non produce invece abbastanza energia per contrastare la forza gravitazionale della materia stellare, che farebbe implodere la stella su se stessa. A evitare il collasso è un altro ciclo di fusione nucleare che coinvolge i nuclei di Carbonio, Azoto e Ossigeno e innalza la temperatura interna di queste stelle oltre i 18 milioni di gradi. Questo ciclo si chiama CNO e se non esistesse dovremmo immaginarci un Universo molto più buio e illuminato solo da piccole e rare stelle.
Queste reazioni nucleari, ipotizzate già da lungo tempo, fino ad oggi non erano però mai state osservate in maniera diretta.
Nei giorni scorsi la collaborazione Borexino ha annunciato di avere raggiunto la prova sperimentale dell’esistenza delle reazioni “pp” (attraverso la misura di una reazione figlia) e un limite molto stringente sull’esistenza della CNO, con misure in accordo con le previsioni del Modello Solare.
Come è stato possibile?
La fusione nucleare nelle stelle produce una grande quantità di neutrini a bassissima energia che in parte raggiungono la Terra. Questi neutrini sono anche più difficili da rivelare e osservare di quelli di energia più elevata e Borexino, posto nelle caverne sotterranee dei Laboratori del Gran Sasso, è oggi l’unico esperimento al mondo in grado di misurarli in tempo reale. La copertura della roccia del Gran Sasso (circa 1400 m sotto la montagna) infatti assorbe i raggi cosmici, mentre le tecnologie sviluppate dall’esperimento permettono di sopprimere le tracce di radioattività a livelli mai ottenuti fino ad oggi. E’ possibile così schermare l’esperimento e far emergere i deboli segnali prodotti dai rarissimi urti dei neutrini con la grande massa di materiale del rivelatore.
Grazie alle sue caratteristiche uniche il rivelatore Borexino aveva già ottenuto in passato la prova sperimentale dell’esistenza di reazioni minori che avvengono nel Sole e la prima reale evidenza dei neutrini provenienti dall’interno della Terra.
La collaborazione Borexino è una collaborazione internazionale fra tre gruppi dell’INFN, tre Università statunitensi, e altri gruppi tedeschi, russi, francesi, polacchi. I gruppi dell’ INFN, insieme a quello di Princeton, hanno un ruolo predominante. Il coordinatore (“spokesman”) della collaborazione è il Prof. Gianpaolo Bellini dell’Università di Milano e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.