LAquila,
12/03/2010 - Antimateria dal cuore della Terra. Italiani a caccia di
antiparticelle dal centro della Terra allo spazio cosmico, dalle viscere del
Gran Sasso dItalia ai confini dellUniverso. La ragnatela neutrinica
attiva per svelare i segreti delle profondit della Terra dove la
burrascosa lava fluisce verso la crosta. Gli scienziati del Laboratorio
Nazionale del Gran Sasso dell'Istituto nazionale di fisica nucleare, sono
entusiasti della scoperta dei Geoneutrini di Antimateria nel cuore del
pianeta e in trepidante attesa. Lastronauta Roberto Vittori nellestate
2010 in orbita sulla Stazione Spaziale Internazionale, grazie allo Space
Shuttle Nasa, con il cacciatore di Antimateria italiano AMS, il pi
avanzato laboratorio di ricerca per la fisica fondamentale mai portato nello
spazio. Per la prima volta AMS verificher lesistenza o lassenza di
Antimateria, i possibili meccanismi collegati allorigine della Materia
Oscura (23% dellUniverso) e misurer lentit dei raggi cosmici
dotati di energie di oltre 100 Tera-elettronVolt (TeV), ben superiori ai
7-14 TeV rilevabili al Cern di Ginevra (Lhc). AMS esplorer il dominio del
25 % dellUniverso, cercher di rivelare fino a mille megaparsec dalla
Terra: Antiprotoni, Antideutoni e Anti-nuclei di elio, determinandone la
traiettoria e lenergia grazie a un potente magnete superconduttore, il pi
grande che sia mai stato usato in orbita. LItalia ha un ruolo primario
nello sviluppo dello spettrometro superconduttore, grazie alla
collaborazione tra lAgenzia spaziale italiana e lIstituto nazionale di
fisica nucleare. Al Laboratorio Nazionale del Gran Sasso (Infn)
l'esperimento Borexino, una sfera scintillante capace di catturare i
neutrini "messaggeri" invisibili, ha confermato lesistenza dei
Geoneutrini di Antimateria emessi dalla Terra: la prova (smooking gun) che
la radioattivit una delle principali fonti di energia del pianeta. I
ricercatori Infn hanno presentato i risultati preliminari: la prima misura
mondiale dei geoneutrini provenienti dagli abissi della Terra. Borexino
continuer la sua presa dati per almeno 10 anni, centrali nucleari italiane
permettendo: la durata di un ciclo della vita solare. La ragnatela
neutrinica predisposta dagli scienziati del Laboratorio del Gran Sasso e dai
ricercatori di tutto il mondo, giustamente entusiasti, deve essere
potenziata e difesa. Questi esperimenti confermeranno la Teoria Generale
della Relativit di Einstein. La Scienza nasce con Galileo Galilei 400 anni
fa, il 12 marzo 1610.(di Nicola Facciolini)
Stavolta, per, non pi partendo da Baikonur sulla Soyuz, ma da Cape Canaveral sulla navetta Endeavour. AMS, lambizioso laboratorio orbitante europeo per la fisica delle particelle realizzato col contributo fondamentale dellItalia, un rilevatore molto speciale. E il pi grande strumento scientifico mai installato su una stazione spaziale orbitale, ma anche il primo spettrometro magnetico ad andare nello spazio. Il pi grande magnete superconduttore raffreddato criogenicamente mai utilizzato oltre i confini della Terra. Gli Extraterrestri, se esistono, ne sono certamente a conoscenza. Scherzi a parte, Vittori avr modo di marcare un paio di record di tutto rispetto: sar il primo astronauta italiano ad aver raggiunto lo spazio orbitale sia sulla Soyuz sia sullo Shuttle. Allo stesso tempo sar il primo ad entrare per ben tre volte sulla Iss. La missione inorgoglisce lArma Azzurra e lItalia intera, sancendo la positiva cooperazione tra Forza Armata, Agenzia spaziale italiana ed Esa, che ha portato negli ultimi anni a dei risultati di eccellenza in ambito internazionale. Lo spazio sta diventando sempre pi un luogo di lavoro quotidiano e nel prossimo futuro rappresenter un pilastro fondamentale della nostra Economia, per garantire a tutti quelle capacit operative sempre pi efficaci ed efficienti che solo la liberalizzazione dellimpresa spaziale pu garantire. La possibilit del volo di Vittori deriva da un accordo bilaterale tra lAgenzia spaziale italiana e la Nasa riguardo allutilizzo dei Moduli Logistici MPLM (Multi-Purpose Logistic Module) multiruolo costruiti dallItalia: Leonardo, Raffaello e Donatello. Conferma il ruolo di primo piano del nostro Paese in un programma cos ambizioso come la costruzione e lattivit operativa della Stazione spaziale internazionale a 400 km di quota; e, quindi, il successo del Diritto Spaziale a fondamento di ogni futura impresa umana. Sar il primo volo di Vittori a bordo dello Shuttle. Nellaprile 2002, Vittori trascorse 10 giorni sulla Iss svolgendo un conciso programma sperimentale. Tre anni dopo ritorn sulla Stazione per altri 10 giorni, per condurre un programma di 22 esperimenti. In entrambe le missioni Vittori ha volato come Ingegnere di volo sul veicolo spaziale russo Soyuz. La Iss cambiata considerevolmente negli ultimi anni spiega Vittori e di notevole rilevanza il laboratorio spaziale europeo Columbus che permette agli scienziati europei di svolgere sempre pi esperimenti in condizione di assenza di peso. Questa unimportante missione per la scienza, per il volo spaziale umano, per lEuropa e per lItalia. LIstituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e lAsi sono i primi contributori dellimpresa AMS, vi collaborano dal 1995 grazie allimpegno di Paesi, di Istituzioni e di 500 fisici di tutto il mondo che lavorano al progetto. Un prototipo della missione AMS, di dimensioni ridotte, era stato portato in orbita per quindici giorni nel 1998 proprio dallo Shuttle e con ottimi risultati. Il progetto iniziale prendeva avvio da una collaborazione tra Italia, Francia, Svizzera e Stati Uniti, con a capo il premio Nobel Samuel Ting e Roberto Battiston, dellInfn, come referente nazionale.
Un sogno intellettuale, un progetto di studio e ricerca, concepiti insieme al professor Antonino Zichichi (Presidente della Federazione Mondiale degli scienziati, scopritore dellAntimateria nucleare e fondatore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso), che diventa realt con tutte implicazioni scientifiche e tecnologiche del caso. Solo nellestate del 2008, il via libera del Congresso Usa al finanziamento dei tre voli aggiuntivi dello Shuttle ha aperto la strada alla programmazione della missione STS-134 che dovr portare in orbita il vero esperimento AMS. La sfida di AMS, un cubo di 4 metri per 4, pesante sette tonnellate e mezza, trovare la soluzione di un affascinante enigma: capire come mai nellUniverso esista una forte asimmetria tra Materia e Antimateria, con una netta prevalenza della prima. Gli scienziati sanno che nel Big Bang dovettero formarsi in quantit pressoch identiche. Quindi indagare lAntimateria che pare non emetta radiazioni e non risulta oggi osservabile con le normali strumentazioni. Il tutto estremamente complesso e costoso. AMS sar lunico grande apparato in grado di rivelare la presenza di Antimateria nello spazio. Cercher di rivelare Antiprotoni, Antideutoni e Anti-nuclei di elio, determinandone la traiettoria e lenergia grazie a un potente magnete superconduttore, il pi grande che sia mai stato usato in orbita. Le ricerche di cui si occuper AMS risultano ancora pi importanti alla luce dellattuale momento di grande rilancio per lo studio dei raggi cosmici: nellUniverso sono stati osservati fenomeni caratterizzati da energie altissime, impossibili da riprodurre in qualsiasi acceleratore di particelle, neppure al Cern di Ginevra nel potentissimo Lhc. LItalia, con Asi e Infn, fortemente coinvolta nella realizzazione dei principali strumenti della missione, derivati dallesperienza decennale agli acceleratori di particelle, da Frascati al Cern. Il sistema di Tempo di Volo ed il sistema ad Anelli di Luce Cenenkov, realizzati dalla Sezione Infn di Bologna, il Tracciatore al Silicio realizzato dalla Sezione Infn di Perugia, il Calorimetro Elettromagnetico realizzato dalla Sezione Infn di Pisa. Ed altri importanti contributi, nella parte informatica e di monitoraggio a bordo, proverranno anche dalle Sezioni Infn di Milano e dellUniversit di Roma - La Sapienza. Lindustria spaziale nazionale (CGS, CAEN Space e G&A Engineering) ha contribuito in maniera determinante alla realizzazione del sistema termico, dellelettronica qualificata per lo spazio e dei rivelatori a silicio installati nel cuore di AMS. LItalia gi fortemente impegnata nello studio dei raggi cosmici e nella ricerca dellAntimateria, con la missione spaziale italo-russa Pamela. Lanciato con un Soyuz da Baikonur a giugno 2006 e installato a bordo del satellite Resurs Dk1 della TsSKB-Progress, lo strumento Pamela studia con successo la materia esotica non barionica (non prevista dalla Fisica Standard delle particelle) e gli antinuclei, fin dal luglio del 2006. Nonostante i recenti straordinari progressi scientifici, lo studio delle particelle elementari e delle forze fondamentali, pone domande ancora senza risposta: che cosa sono la Materia Oscura e lEnergia Oscura, il 98% dellUniverso?
Di fronte alle quali siamo, come ai tempi di Galilei, totalmente ignoranti. Raramente nella storia della scienza gli Uomini sono stati cosi coscienti della loro umile ignoranza. Da 15 anni la comunit scientifica italiana al lavoro per costruire AMS, un esperimento pensato per affrontare queste questioni fondamentali. Giustamente stato definito lHubble Space Telescope delle particelle elementari. In effetti, la sensibilit di AMS 250 volte migliore di ogni altro strumento analogo messo in orbita fino ad oggi. Una nuova dimostrazione della straordinaria qualit della fisica italiana. Accanto allesperimento Borexino nei Laboratori sotterranei del Gran Sasso dellInfn, piazzato nel cuore del Gran Sasso dItalia, per lo studio dei neutrini e degli antineutrini. E di pochi giorni fa la notizia dei rapporti preliminari di alcuni scienziati che affermano di aver visto in modo certo, per la prima volta al mondo, particelle di Antimateria (geoneutrini) provenienti dallinterno della Terra, l dove si forma il calore del nostro pianeta. Lo studio stato pubblicato dal sito scientifico online arXiv.org della Cornell University. I ricercatori di Borexino (collaborazione internazionale di Istituti italiani, americani, tedeschi, russi e polacchi) coordinati dal professor Gianpaolo Bellini dellInfn di Milano, avrebbero osservato e catturato per la prima volta i Geoneutrini, cio gli antineutrini (la pi piccola ed elusiva particella di Antimateria) provenienti dallinterno della Terra. Grazie a Borexino nei Laboratori del Gran Sasso. Lo avevamo anticipato tre anni fa, al via dellesperimento. Queste leggerissime particelle ci dicono che migliaia di chilometri sotto la crosta terrestre, degli elementi radioattivi come luranio si trasmutano (decadono) e producono enormi quantit di quel calore che muove i continenti, scioglie le rocce e le trasforma in magma e lava per i vulcani emersi e sottomarini. Tramite i geoneutrini, gli scienziati dellInfn avrebbero trovato la prova (smooking gun) che questa radioattivit sia una delle principali fonti di energia del pianeta, anche se probabilmente non lunico combustibile della fucina che produce le decine di migliaia di miliardi di Watt che scaldano la Terra. Verrebbe quindi smentita la teoria secondo la quale al centro della Terra vi sarebbe un enorme vorticoso reattore nucleare che da solo scalda il pianeta. Ipotesi assai cara anche alla fantascienza cinematografica (cf. film Core). Con esperimenti come Borexino sotto il Gran Sasso si potr determinare la quantit di uranio presente sulla Terra e magari identificare preziosi giacimenti di combustibili nucleari; sperimentando nuove tecniche investigative da utilizzare poi su altri mondi del Sistema Solare ed oltre. In precedenza, ricercatori giapponesi avevano intravisto dei segnali indicativi dei geoneutrini, ma i loro rivelatori, troppo vicini alle centrali nucleari, erano disturbati dagli antineutrini provenienti dalle stesse. Solo ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, distante almeno 500 km dalla pi vicina centrale nucleare, si potuto avere un segnale genuino della radioattivit naturale della Terra. Inoltre il livello di radiopurezza di Borexino, mai ottenuto da nessun altro esperimento finora, ha fortemente contribuito a questo successo. Questa scoperta fa notare il professor Gianpaolo Bellini apre una nuova era nello studio dei meccanismi che governano linterno della Terra. Uno studio esteso dei geoneutrini in vari punti della Terra, dar la possibilit di avere informazioni pi precise sul calore prodotto nel mantello terrestre e, quindi, sui moti convettivi che sono alla base dei fenomeni vulcanici e dei movimenti tettonici. Il successo di questo studio stato reso possibile dalle nuove tecnologie da noi sviluppate al Laboratorio del Gran Sasso, che ci hanno permesso di raggiungere in Borexino livelli di purezza da elementi radioattivi mai raggiunti prima da nessuno, in aggiunta alla lontananza del sito del Gran Sasso da reattori nucleari. Non solo. Gli straordinari risultati dellesperimento Borexino rivela la prof.ssa Lucia Votano, direttore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso premiano anni di intenso lavoro e sono stati possibili grazie alle caratteristiche uniche al mondo del nostro Laboratorio sotterraneo e allestrema radiopurezza dei materiali utilizzati per lapparato sperimentale. Lesperimento stava gi dando importanti informazioni sul funzionamento interno del Sole e adesso ha prodotto la prima misura mondiale dei geoneutrini provenienti dalle profondit del nostro pianeta. Ancora una volta i Laboratori del Gran Sasso dimostrano di essere un centro di ricerca di eccellenza nel campo della fisica astro-particellare. Secondo Giovanni Fiorentini, il coordinatore di un gruppo ricerca dellInfn e dellUniversit di Ferrara che ha sviluppato i primi modelli teorici per i geoneutrini,Borexino apre una nuova finestra che ci permette di guardare direttamente allinterno della Terra fino a migliaia di chilometri di profondit. Il confronto tra i dati sperimentali e i modelli teorici getter luce sulla composizione chimica e le origini della Terra.
Risulta evidente che il livello di radiopurezza raggiunto da Borexino, potrebbe suggerire alla Politica la non convenienza di qualsiasi progetto di installazione ed insediamento di centrali nucleari a fissione di vecchia generazione, sul suolo italiano. La ragnatela neutrinica predisposta dagli scienziati del Laboratorio Nazionale del Gran Sasso dellInfn e dai ricercatori di tutto il mondo, giustamente entusiasti, ora deve essere difesa perch non avrebbe alcun senso spezzarla. Dopo anni di preparazione e investimenti, lesperimento Borexino, la sfera scintillante pronta a catturare i neutrini, "messaggeri" invisibili del Sole, della Terra e delle altre stelle (specialmente quelli emessi durante gli eventi di Supernova!), inizi a prendere dati nel 2007 grazie alloriginale esperimento installato nelle grandi sale sotterranee del Gran Sasso: tre gigantesche sfere, una di acciaio e due di nylon, riempite di un idrocarburo e di un liquido scintillante, riescono ad osservare gli sfuggenti neutrini a bassa energia provenienti dal Sole e dal cuore della Terra. Qui si aspettano 24 ore su 24 segnali che permettano di capire se davvero la nostra stella funziona come si crede. In pratica i neutrini solari passano attraverso le tre sfere concentriche di Borexino. Lo scopo quello di studiare questi neutrini per capire meglio sia come funziona la materia a livello dei suoi costituenti elementari sia come funziona il Cosmo intorno a noi. In particolare, se davvero il meccanismo che fa splendere il Sole proprio quello immaginato dai fisici in questi ultimi decenni spiega il prof. Bellini. Borexino continuer la sua presa dati per almeno 10 anni, centrali nucleari italiane permettendo: la durata di un ciclo della vita solare. Lesperimento, a cui lavorano circa 100 persone tra fisici, ingegneri e tecnici, il pi economico tra gli esperimenti di rivelazione dei neutrini solari. Numerosi sono i partner internazionali del progetto, la cui leadership italiana. Oltre alle sezioni Infn di Milano, Genova, Perugia e ai Laboratori del Gran Sasso, vi partecipano la Technische Universitt di Monaco, il Max Planck Institut di Heidelberg, l'APC francese, la Jagellonian University di Cracovia, il JINR di Dubna e il Kurchatov Institute di Mosca e infine gli statunitensi della Princeton University e del Virginia Polytechnical Institute. Lesperimento visto dallesterno appare come una cupola di sedici metri di diametro al cui interno si trova una sorta di matryoska, una di quelle bambole russe che entrano luna nellaltra. Dentro la cupola vi un volume di 2.400 tonnellate di acqua ultrapura che serve come primo schermo per filtrare le particelle di alta energia provenienti dal Cosmo, che non interessano i ricercatori. Allinterno del volume dacqua, si trova una sfera di acciaio che contiene nella parte interna 2.200 fotomoltiplicatori: apparati che possono registrare la presenza di lampi di luce provocati dai neutrini; proseguendo il nostro viaggio virtuale allinterno di Borexino, vediamo contenuto in una sfera di nylon speciale, unenorme quantit, mille tonnellate di pseudocumene, un idrocarburo utilizzato per schermare la parte sensibile dellesperimento. Infine, il cuore ultimo di Borexino contiene 300 tonnellate di liquido scintillante. Il funzionamento assomiglia a quello di un vecchio flipper: quando i neutrini si "scontrano" con gli elettroni dello scintillatore, trasferiscono loro parte dellenergia incidente, provocando un lampo luminoso nel liquido. Questi lampi vengono visti dai fotomoltiplicatori grazie alla trasparenza delle sfere interne. Lapparato consente di misurare lenergia dei neutrini incidenti. Le reazioni nucleari che avvengono nel nucleo del Sole producono una grande quantit di neutrini solari. Il Sole una sorgente potente di neutrini, se si pensa che circa 60.000.000.000 neutrini solari al secondo, incidono su ogni centimetro quadrato del nostro corpo. Questi neutrini hanno per mediamente unenergia pi bassa di quelli atmosferici e sono ancora pi difficili da rivelare. Lesperimento Borexino finalizzato proprio alla rivelazione di neutrini solari, in particolare quelli prodotti dalle reazioni dellelemento Berillio-7, che hanno unenergia intorno agli 862 kilo-elettronVolt (keV). Ben al di sotto dei 5.000 keV, soglia mai oltrepassata fino ad oggi dagli esprimenti di rivelazione in tempo reale dei neutrini. Il neutrino, per, interagisce molto debolmente con la materia, essendo del tutto insensibile allinterazione elettromagnetica ed a quella nucleare forte, rispondendo solo allinterazione nucleare debole. Linterazione dei neutrini allora un evento incredibilmente improbabile dal punto di vista statistico: per osservarlo necessario disporre di un rivelatore molto grande, costituito da diverse tonnellate, in modo da rendere la probabilit di interazione dei neutrini tale da poter misurare alcuni eventi al giorno. I geoneutrini di antimateria sono ancora pi rari da osservare ed occorrono anni per accumulare dati utili. Ma il Gran Sasso (lo aveva intuito il prof. Antonino Zichichi) uno schermo potente per la radiazione naturale e i raggi cosmici. Qui sotto alcuni pensano che si viva pi a lungo! Altre particelle provenienti dal Cosmo o le naturali radiazioni ambientali, nonch la radioattivit degli stessi materiali che costituiscono il rivelatore, possono indurre dei segnali spuri. Il rumore prodotto da questo fondo, in effetti, se non venisse schermato, sarebbe un miliardo di volte maggiore del segnale dei neutrini. Il Gran Sasso fornisce un primo schermo naturale di 1,4 km di roccia (pari a quello fornito da 4 mila metri dacqua sul fondo oceanico abissale: lidea fa sognare anche James Cameron che invitiamo a venire in Abruzzo per le riprese del suo sequel di Avatar) che assorbe efficacemente la gran parte dei raggi cosmici. Ci che resta sono per lo pi muoni ad alta energia schermati dalle 2400 tonnellate di acqua che costituiscono lo strato pi esterno di Borexino. La radioattivit ambientale ulteriormente schermata da 1000 tonnellate di pseudocumene, che riempiono la sfera centrale e racchiudono il liquido scintillante, mentre sofisticate tecniche di radiopurificazione sono state sviluppate per ridurre la radioattivit nel cuore dellesperimento, raggiungendo un livello radioattivo un milione di volte pi basso di quello di qualsiasi liquido normalmente utilizzato. Conoscere il funzionamento del Sole e i costituenti elementari della materia, fondamentale. Anche per lo sviluppo di una nuova tecnologia elettronica nucleare che, forse, un giorno ci aprir la via al volo interstellare prefigurato nel kolossal Avatar. Il successo di Borexino di aver abbassato cos efficacemente la soglia del rumore di fondo, da rendere visibili neutrini con energia fino a 250 keV. Questo consente di rivelare e studiare una percentuale del potente flusso di neutrini proveniente dal Sole, assai maggiore di quella fino ad oggi osservata da ogni altro esperimento effettuato in tempo reale. Per gli scienziati lo studio delle propriet del neutrino apre la strada a importanti revisioni e nuove conquiste delle teorie fisiche attuali. La scoperta della massa del neutrino e delle oscillazioni tra neutrini di differenti "flavour" o "sapori", come affermano i fisici), oltre ad avere importanti implicazioni cosmologiche offre indicazioni preziose per nuove teorie fisiche, che gli scienziati chiamano la fisica oltre il Modello Standard. Borexino, con lattuale regime di sensibilit, offre quindi la possibilit di aggiungere nuovi dati per approfondire lo studio di questo scenario. Sarebbe un vero peccato accecarlo con un impianto nucleare sul giardino di casa! La rivelazione di neutrini a queste energie offrir inoltre un test estremamente preciso dei modelli astrofisici del Sole. Borexino consentir di studiare anche gli antineutrini provenienti dalle Supernove e quelli emessi dallattivit radioattiva allinterno della Terra (geoneutrini), unenorme sorgente di energia naturale che aspetta solo di essere catturata. Gli scienziati sanno che la Terra costituita da tre parti: un core metallico di circa 3500 km di raggio, il mantello di 3000 km, ed infine la crosta, formata essenzialmente da silicati, di spessore variabile dai 30 ai 75 km per quanto riguarda la crosta continentale, e di circa 10 km per la crosta oceanica. La potenza termica allinterno della Terra viene stimata dai geologi fra i 31 e i 44 migliaia di miliardi di Watt. La stima molto grossolana perch basata essenzialmente sui carotaggi, circa 2000 intorno al mondo, che penetrano poco in profondit: il pozzo maggiore in assoluto sulla Terra di 12 km nella penisola di Kola in Russia, profondit trascurabile rispetto al raggio terrestre, ma assai utile per rendere lidea delle potenzialit oggi disponibili allUomo per le nuove ecologiche centrali geotermiche che necessitano di pozzi assai meno profondi. Le origini di questa energia sono incerte, anche se si ritiene che unimportante frazione sia dovuta al calore emesso dalle disintegrazioni spontanee delluranio, torio e del potassio-40 contenuti allinterno del pianeta. Quale sia leffettivo contributo radiogenico al calore terrestre, materia di studio nella comunit internazionale delle Scienze della Terra. Lipotesi pi condivisa che la radioattivit naturale renda conto di un po pi della met del calore terrestre, ma esistono modelli alternativi secondo cui sarebbe allorigine del 100% dellenergia termica terrestre. Allorigine di tale incertezza sta limpossibilit di determinare, in conformit a dati osservativi, il contenuto di elementi radioattivi allinterno della Terra. Le abbondanze degli elementi nel pianeta sono stimate in maniera assai indiretta, estrapolando allinterno della Terra le conoscenze, anchesse incerte, sulla composizione chimica di meteoriti supposti rappresentativi della composizione iniziale del Sistema Solare, e tenendo conto di complessi fenomeni di evaporazione e separazione nel processo di formazione del pianeta. Esiste anche un modello geologico che ipotizza la presenza di materiale radioattivo, che produrrebbe un effetto simile a quello dei reattori nucleari intorno al core (geo-reattore). Tale modello considerato tuttavia poco probabile e Borexino pare ne abbia dimostrato la debolezza! Il resto dellenergia termica potrebbe essere dovuto ad altre cause sconosciute. Gli scienziati citano effetti come il calore latente di cambiamento di fase (quando un liquido diventa solido viene emessa dellenergia immagazzinata) ed altri pi complicati. I riscaldamenti radiogenici contribuirebbero in maniera importante alla tettonica (quindi, ai terremoti), al vulcanismo e alle propagazioni del calore allinterno del mantello. Ma tutto questo molto ipotetico, perch i geologi hanno pochi mezzi per investigare linterno della Terra. La Fisica pu per dare un importante aiuto sfruttando il fatto che molti decadimenti radioattivi emettono antineutrini, cio lantiparticella del neutrino. Il neutrino (e cos lantineutrino) una particella priva di carica, di massa piccolissima, la quale pu attraversare lUniverso, e quindi anche la Terra (e i nostri corpi) senza alterare le sue propriet. Pensate, lenergia luminosa prodotta allinterno del Sole impiega almeno 10 mila anni ad uscire dalla stella: uninfinit rispetto ai pochi minuti impiegati dai neutrini del nucleo solare, per raggiungere la Terra; ed alle frazioni di millesimi di secondo necessari ai geoneutrini per raggiungere Borexino. Quindi lo studio degli antineutrini emessi dai decadimenti radioattivi allinterno del nostro pianeta (geoneutrini messaggeri) ad oggi lunico metodo per capire cosa avviene nelle profondit terrestri. I geoneutrini portano alla superficie del pianeta informazioni dirette sul contenuto di elementi radioattivi contenuti nelle viscere del pianeta. La loro rivelazione rappresenta un modo di determinare, in maniera diretta, le abbondanze planetarie degli elementi da cui provengono, e dunque d informazioni dirette sullorigine del pianeta e sulla quantit di calore prodotto dalla radioattivit al suo interno. Lesistenza dei geoneutrini fu predetta negli anni 60 del XX Secolo, ma solo in anni recenti il progresso nella rivelazione dei neutrini ha permesso di ipotizzarne uno studio sperimentale. Il collegamento fra le predizioni teoriche dei modelli geologici e i possibili risultati sperimentali stato oggetto di numerosi studi, sia in Italia (gruppo di Fiorentini-Universit di Ferrara) sia in Giappone (Enomoto ed altri). Per studiare gli antineutrini bisogna farli interagire allinterno di rivelatori di grande massa, situati in laboratori sotterranei, per essere schermati dai raggi cosmici, e costruiti con tecnologie estremamente avanzate per rendere trascurabile la radioattivit naturale presente nei materiali e nellambiente. Altrimenti i rari eventi prodotti dai neutrini (o antineutrini) nel rivelatore, sono completamente mascherati dagli eventi prodotti dai raggi cosmici e dalla radioattivit naturale o artificiale delle centrali nucleari a fissione. La lontananza di Borexino da reattori nucleari che emettono anchessi antineutrini in grado di simulare comportamenti simili a quelli emessi dalla Terra, la pi assoluta garanzia di possibili nuove scoperte sotto il Gran Sasso, degne di un Premio Nobel tutto italiano. Gi nel 2002 un esperimento giapponese, Kamland, sostenne di aver rivelato la radiazione dei geoneutrini, ma gli studi successivi dimostrarono che si trattava di un abbaglio: ci che veniva osservato era in realt dovuto alla presenza di un insidioso fondo di neutroni, che dava origine a dei falsi geoneutrini. Nel 2005 ancora kamland ha fornito le prime indicazioni dellesistenza dei geoneutrini. Il problema principale in Kamland era (e rimane) la distinzione fra il contributo dei geoneutrini e quello degli antineutrini provenienti dai numerosi reattori nucleari presenti in Giappone. Borexino ha ottenuto in questi giorni levidenza dellesistenza dei geoneutrini, riuscendo a evidenziarne il segnale con unaffidabilit superiore al 99,9%. Il confronto con i modelli teorici di Fiorentini et al., che ipotizzano un contributo radiogenico poco maggiore della met del calore terrestre (23 su 31-44 migliaia di miliardi di Watt di potenza) secondo i fisici ottimo, nei limiti della statistica raccolta. Inoltre i dati raccolti potrebbero gi invalidare lipotesi del cosiddetto geo-reattore. Per rendersi conto della difficolt dellesperimento, una presa dati di oltre due anni fornisce due dozzine di eventi attribuiti a geoneutrini e ai reattori, dunque un evento al mese in totale e un evento di geoneutrino ogni due mesi! Questo solo linizio, assicurano gli scienziati Infn. Lo studio ovviamente continua e fra altri due anni sar possibile avere misure di maggior precisione producendo quindi pi informazioni sui meccanismi di produzione termica della Terra. Borexino, con questa scoperta, ha aperto una nuova era nello studio dei meccanismi che regolano linterno della Terra. Finalmente, seguendo le metodologie sviluppate da Borexino, sar possibile investigare in modo non ipotetico lorigine e la distribuzione dellenergia termica allinterno del nostro pianeta. Vari esperimenti sono in fase di costruzione o di ricerca & sviluppo in vari siti del mondo: Canada, Finlandia, Hawaii, Sud Dakota. Se questi esperimenti ed altri esperimenti riusciranno ad ottenere performances del tipo di quelle ottenute da Borexino, confrontando le misure in differenti locazioni, sar possibile determinare la concentrazione di uranio e torio nella Crosta e nel Mantello e sapere qualcosa di pi sulla loro locazione. Tuttavia occorre difendere il lavoro dei nostri scienziati, con verit e giustizia, a cominciare dai media. C un silenzio cosmico sotto il Gran Sasso, da tutelare come Patrimonio dellUmanit. E non centra affatto la letteratura fantascientifica anche se limmagine molto romantica ed evoca suggestioni dautore degne di James Cameron. Sono quei 1400 metri di roccia sotto il Monte Aquila, che assorbono le radiazioni e rendono il Laboratorio di fisica nucleare ospitato sotto la pi alta montagna dellAppennino, un luogo molto speciale, unico al mondo. E questo potente scudo protettivo a fare del Laboratorio Infn un posto straordinario per i fisici (e non solo) i quali, non a caso, accorrono in Abruzzo da ogni parte del mondo per studiare il mondo dellinfinitamente Piccolo per capire linfinitamente Grande. E in particolare i neutrini e quelle particelle che compongono la misteriosa Materia Oscura: le chiavi di volta dei meccanismi che regolano lUniverso. Le ricadute tecnologiche della ricerca pura, sono praticamente infinite! Il pioniere di questo tipo di studi era stato Raymond Davis in una miniera doro abbandonata, a Homestake nel South Dakota degli Stati Uniti. Con i suoi studi sui neutrini prodotti dal Sole, ha aperto la strada alla Nuova Fisica. LItalia non poteva non rimanere al passo anche perch aveva il posto giusto, avvolto dal silenzio cosmico. Grazie al professor Antonino Zichichi, oggi 750 scienziati di 28 Paesi utilizzano il Laboratorio Nazionale del Gran Sasso, considerato nel suo genere il migliore del mondo. Situata tra le citt di LAquila e Teramo, a circa 120 km da Roma, la struttura sotterranea ha tre sale lunghe quasi 100 metri, larghe 18 e alte 20, collegate da vari corridoi le cui uscite si affacciano sulla galleria autostradale. La struttura, oggi diretta dalla professoressa Lucia Votano, uno dei quattro Laboratori dellIstituto di Fisica Nucleare di cui presidente Roberto Petronzio, professore di Fisica Teorica allUniversit Tor Vergata di Roma. LInfn lEnte italiano dedicato allo studio dei costituenti fondamentali della materia e svolge attivit di ricerca, teorica e sperimentale, nei campi della fisica subnucleare, nucleare e astro particellare. Questi esperimenti confermano gi oggi la Teoria Generale della Relativit di Einstein che ci servir un giorno per volare fino alle altre stelle.
