Alle origini del neutrino extragalattico

Elena Pian, dirigente di ricerca all’Inaf di Bologna

Fra l’agosto e il settembre del 2017, come direbbe Virginia Woolf, l’astronomia è cambiata. Nell’arco di 36 giorni sono stati osservati due eventi che hanno inaugurato, il primo, e sancito, il secondo, la nascita di quella che viene oggi chiamata – con espressione un po’ goffa, per quanto approvata dalla Cruscaastronomia multimessaggera: la coppia onde gravitazionali e onde elettromagnetiche nel caso di Gw170817, l’evento del 17 agosto; e la coppia neutrino e fotoni (dunque, di nuovo, onde elettromagnetiche) nel caso di Ic170922A, l’evento del 22 settembre. continua ...

Ecco tutti i sapori del neutrino solare

Lo strumento Borexino sotto il Gran Sasso rileva i neutrini che interagiscono con gli elettroni di uno scintillatore liquido organico purissimo al centro di una grande sfera, circondato da mille tonnellate di acqua. Crediti: Borexino/Infn

Dopo oltre dieci anni dall’inizio della sua attività scientifica, grazie alla quale siamo riusciti a guardare all’interno del Sole, arrivando a comprendere, con un dettaglio mai raggiunto prima, come funzionino i meccanismi di alimentazione della nostra stella, la collaborazione dell’esperimento Borexino, ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, pubblica su Nature del 25 ottobre il compendio dei suoi risultati sui neutrini solari. continua ...

Chi ha sparato quel neutrino?

Paolo Padovani. Crediti: Inaf

La comunità astrofisica mondiale ha vissuto ieri una giornata simile a quella che, il 16 ottobre 2017, sancì la nascita dell’astronomia cosiddetta multi-messenger. Allora i due “messaggeri” erano stati un lampo gamma e un’onda gravitazionale. Questa volta, invece, a fare da controcanto ai fotoni gamma è stato un neutrino: quello che ha prodotto l’evento 170922A, registrato da IceCube il 22 settembre 2017 nelle viscere dei ghiacci antartici. Un neutrino, come abbiamo scritto su Media Inaf, che prima di essere intercettato da IceCube ha viaggiato circa 5 miliardi di anni. continua ...

Un neutrino da 5 miliardi di anni

Simona Paiano e Renato Falomo, astronomi all’Inaf di Padova, autori assieme ad Aldo Treves e a Riccardo Scarpa della misura della distanza della sorgente del neutrino cosmico. Crediti: Inaf

Tutto parte da un bagliore blu nelle profondità dei ghiacci antartici. Un bagliore blu appena percettibile, registrato dai sensori dell’esperimento IceCube – un chilometro cubo di rivelatori, posti a una profondità fra i 1450 e i 2450 metri sotto la crosta del Polo Sud – alle 20:54:30 e 430 millisecondi tempo universale del 22 settembre 2017. A produrre quel bagliore, una cascata di particelle innescata dal passaggio di un muone prodotto a sua volta dall’arrivo di un neutrino. Un singolo neutrino ad altissima energia. Un evento “Ehe”, lo definiscono i fisici, dalle iniziali di extremely high energy. Intercettare un neutrino a energia così elevata non è cosa da tutti i giorni, anzi: è un evento talmente raro che ad alcuni di questi neutrini è stato addirittura assegnato un nome proprio – Bert, Ernie e Big Bird, come i personaggi dei Muppet. Ed è un evento di estremo interesse per gli astrofisici, perché si tratta di neutrini che provengono da lontano, da molto lontano: hanno origine al di fuori della nostra galassia. Neutrini cosmici. continua ...

Una vita da neutrino, dal Cern al Gran Sasso

L’esperimento Opera nei Laboratori nazionali del Gran Sasso. Crediti: Infn

La collaborazione internazionale dell’esperimento Opera (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) ha presentato oggi, martedì 22 maggio, nel corso di un seminario ai Laboratori nazionali del Gran Sasso (Lngs) dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), e in un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Physical Review Letters, i risultati finali dei suoi 5 anni di osservazione dei neutrini prodotti con il progetto Cngs (Cern Neutrinos to Gran Sasso), un fascio di neutrini muonici. Cngs è stato realizzato per verificare il fenomeno della trasformazione dei neutrini muonici, misurando con il rivelatore Opera l’apparizione di neutrini tau, dopo il loro viaggio dal Cern ai laboratori sotterranei del Gran Sasso. Nei suoi risultati finali Opera riporta un totale di 10 eventi indicativi della trasformazione dei neutrini da muonici in tau. Questo risultato dimostra in modo diretto e inequivocabile che i neutrini muonici oscillano in neutrini tau. Esistono, infatti, tre tipi di neutrini, muonico, elettronico e tau: la loro trasformazione è un processo noto come “oscillazione”, la cui scoperta è stata insignita del Premio Nobel per la fisica nel 2015. continua ...

Il neutrino che venne dal freddo

Anche se trapassano facilmente la materia, un po’ di neutrini ad alta energia non raggiungono il rivelatore IceCube se devono passare per il centro della Terra. Crediti: Collaborazione IceCube

I ricercatori della Collaborazione internazionale IceCube, che gestisce l’omonimo rivelatore di neutrini incastonato nel giaccio antartico, ha studiato il flusso di neutrini muonici in funzione dell’energia posseduta e della direzione di provenienza.

I risultati della ricerca, ora pubblicati sulla rivista Nature, mostrano che i neutrini con maggiore probabilità di interagire con la materia mentre attraversano la Terra sono quelli di maggiore energia e provenienti da una direzione vicina al Polo Nord (rispetto ad IceCube che si trova al Polo Sud), come previsto dal Modello Standard. continua ...

Agile e IceCube: un neutrino per due?

Mappa in falsi colori dei fotoni gamma osservati da Agile nella direzione di arrivo del neutrino rivelato da IceCube il 31 luglio 2016. Il cerchio nero delimita la zona di cielo all’interno della quale è contenuta con più probabilità la sorgente astrofisica del neutrino, mentre quello bianco racchiude la posizione più probabile della sorgente gamma transiente (AGL J1418+0008) osservata da Agile qualche ora prima dell’evento. Crediti: F. Lucarelli et al. 2017

Era il 31 di luglio del 2016 quando IceCube, il cacciatore di neutrini del Polo Sud, osservava l’evento soprannominato IceCube-160731. Il telescopio spaziale Agile ha dunque puntato i suoi occhi ad alte energie sulla regione di provenienza del neutrino per cercarne una controparte. Le osservazioni sembrano aver individuato un candidato per un segnale precursore, visto da Agile nelle ore precedenti all’arrivo di IceCube-160731. I risultati dell’analisi sono contenuti in un articolo pubblicato di recente su The Astrophysical Journal. continua ...