I cacciatori di neutriniLunedì prossimo
le invisibili particelle
verranno sparate
dai laboratori
di Ginevra verso
quelli del Gran Sasso
quasi alla velocità
della luce
"Dobbiamo scoprire
in che cosa
si trasformano
durante il viaggio",
commenta il fisico
Luciano Maiani
direttore generale
del Cern |
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Percorrerà i settecentotrenta chilometri che separano
Ginevra dal massiccio del Gran Sasso, in Abruzzo, in due
millisecondi e mezzo, praticamente quasi alla velocità della
luce. Penetrerà senza fermarsi nelle viscere del Monte
Bianco, scorrerà sotto Aosta e Alessandria, scavalcherà il
Po e correrà alla profondità di otto chilometri sotto gli
Appennini, traverserà le fondamenta di Firenze e poi di
Assisi, per precipitarsi infine nel cuore del Gran Sasso, mille
quattrocento metri sotto la vetta, e andare a sbattere contro
i grandi rivelatori che lo attendono nel più grande
laboratorio di fisica sotterranea europeo, orientati fin dalla
costruzione verso Ginevra. Sarà la "grande corsa" di un
fascio di neutrini, il più minuscolo e sfuggente esemplare
dello zoo delle particelle elementari, la chiave di alcuni dei
misteri ancora insoluti della struttura della materia e del
cosmo. Catturare e misurare questa elusiva particella (la cui
esistenza era stata postulata da Wolfgang Pauli nel 1930,
ma che venne effettivamente scoperta nel 1955), che può
attraversare l'intera Terra senza interagire se non raramente
col resto della materia, rappresenterà una delle imprese più
avanzate tecnologicamente, e più significative
scientificamente, della fisica mondiale.
Lunedì 7 febbraio una delegazione ufficiale del Cern (il
Centro europeo di fisica nucleare), accompagnata da
ambasciatori dei paesi europei che partecipano al Cern, da
ministri, scienziati, premi Nobel, raggiungerà in visita
ufficiale la grande struttura scientifica sotterranea italiana per
dare il via ai due grandi esperimenti che segneranno -
affermano i fisici che hanno ideato e partecipano all'impresa
- l'inizio forse di un nuovo capitolo della grande fisica, una
iniziativa che vede mobilitata l'intera scienza europea, e
quella italiana in prima linea.
"Un momento storico", conferma Luciano Maiani, fisico
teorico dell'Università La Sapienza, fino allo scorso anno
presidente dell'Istituto italiano di fisica nucleare e oggi
direttore generale del Cern, "non solo per l'importanza
scientifica e tecnologica dell'avvenimento, ma anche perché
è la dimostrazione del valore della ricerca fisica italiana nel
contesto europeo. L'Italia ha prodotto, con il Gran Sasso,
un grande laboratorio e una linea di ricerca che integrano e
allargano l'orizzonte del Cern. La larga partecipazione di
scienziati di tutta Europa a questo filone di ricerca e oggi
agli esperimenti del Gran Sasso è il miglior riconoscimento
della giustezza della linea italiana scientifica e di politica della
scienza".
Ma non è solo l'Europa a darsi da fare per "acciuffare" e
pesare questa minuscola particella. "No, certamente",
prosegue Maiani. "I risultati ottenuti da fisici giapponesi ed
americani a Kamiokande, in Giappone, hanno "riaperto il
fronte" della fisica dei neutrini, dimostrando che in effetti -
come aveva previsto Bruno Pontecorvo prima ancora che
venissero effettivamente osservati - queste particelle
"oscillano": che cioè nel corso del loro viaggio possono
trasformare il loro DNA genetico, vale a dire passare
dall'una all'altra delle tre famiglie da cui provengono (vale a
dire elettronici, muonici o tauonici, ognuno associato a una
diversa particella elementare, l'elettrone, il muone e il
tauone, n.d.r.). E se "oscillano" significa che hanno una
massa, per quanto piccola sia: fino agli esperimenti di
Kamiokande, la maggior parte dei fisici era invece convinta
che ne fossero privi. I risultati giapponesi hanno consentito
di proporre in modo nuovo il problema. Cioè, seguire una
nuova strategia: non più solo intercettare i neutrini
provenienti dal Sole o dal cosmo, ma condurre esperimenti
in modo controllato, producendoli nei nostri grandi
acceleratori e indirizzandoli su rivelatori posti a grandi
distanze, per verificare le loro oscillazioni. Negli Stati Uniti,
al Fermilab, in Giappone, anche in Canada si stanno
allestendo esperimenti di questo tipo, molto vicini a questi
del Gran Sasso. Ed è persino allo studio la possibilità di
"sparare" fasci di neutrini tra l'Europa e l'America: una
impresa sulla quale il Gran Sasso ha molto da dire". Perciò
alcuni acceleratori del Cern si stanno trasformando in
"fabbriche di neutrini", sparando protoni di alta energia
contro un bersaglio: l'energia così prodotta darà vita a una
moltitudine di particelle, alcune delle quali (i "pioni")
verranno raccolte tramite campi magnetici, e indirizzate
verso il Gran Sasso. Nel corso del viaggio decadranno in
muoni e neutrini: i primi verranno "fermati" a ottocento metri
da scudi di ferro e terra, e solo il fascio di neutrini arriverà al
Gran Sasso, dove verranno in parte intercettati e indirizzati
ai due grandi esperimenti in allestimento, "Opera", guidato
da Carlo Rubbia, e "Icanoe", un esperimento condotto
insieme da un gruppo di scienziati napoletani e giapponesi,
diretto da Paolo Strolin, un fisico dell'Università di Napoli.
Ma come mai tanto impegno per una particella così
sfuggente da potere attraversare chilometri di piombo senza
farsi fermare? Il fatto che i neutrini "pesino" (siano cioè
dotati di massa) ha in realtà un grande significato per la
stessa immagine dell'Universo: "Un significato", spiega
Maiani, "in primo luogo cosmologico: potrebbe
rappresentare la soluzione di uno degli enigmi ancora
insoluti dal punto di vista dell'indagine astrofisica, quello
della cosiddetta "materia oscura", quella materia che è
invisibile ai nostri strumenti, ma che pure determina i moti
gravitazionali delle galassie. Il Cosmo è saturo di neutrini, ve
ne sono miliardi per ogni protone. Se in effetti hanno massa
- e l'esperimento di Kamiokande sembra rivelarlo -
potrebbero essere loro, almeno in gran parte, la gigantesca,
invisibile massa di materia "fredda" che pervade l'Universo,
ma che è tradita solo dai moti galattici".
Secondo molti cosmologi, inoltre, i neutrini potrebbero
anche rivelarci non solo lo stato attuale, ma anche il futuro
del nostro Universo: per le equazioni della relatività
generale, infatti, la sorte dell'Universo è collegata alla
quantità di materia che contiene. Se questa è inferiore a un
determinato valore, l'Universo è destinato a espandersi per
sempre, la materia tende a divenire sempre più rarefatta,
fino a trasformare il Cosmo (tra molti miliardi di anni,
beninteso) in uno sterminato vuoto privo di strutture e
popolato da radi atomi dispersi su immensi spazi. Se invece
la materia presente, visibile o invisibile, è maggiore di quella
soglia, in un lontano futuro l'Universo arresterà la sua corsa
espansiva e comincerà a "tornare indietro", la reciproca
attrazione gravitazionale della materia lo spingerà a contrarsi
sempre più, fino a precipitare in un punto piccolissimo,
immensamente denso e caldo, come doveva essere al
momento del Big bang.
"Ipotesi interessanti, ma tutte da verificare", commenta
Maiani. "Ciò che oggi dobbiamo fare è scoprire, in
condizioni controllate, cosa in realtà accade ai neutrini nel
corso del loro viaggio cosmico. Se cioè si trasformano e in
che cosa. In realtà, delle tre famiglie di neutrini che si
conoscono, ne sono state finora trovate solo due: quelli
elettronici e quelli muonici. Dei terzi, quelli associati alle
particelle dette "tau", conosciamo l'esistenza ma non li
abbiamo ancora visti. Uno degli obiettivi degli esperimenti
del Gran Sasso è "acchiapparli". Al Cern circola un
divertente apologo: i neutrini, dicono, sono come le
processionarie, quelle colonne di bruchi che si moltiplicano
e si arrampicano sugli alberi spogliandoli delle foglie.
Vogliamo contare quanti bruchi-neutrini partono dal loro
nido e quanti ne arrivano; e principalmente scoprire se,
lungo la via, qualche bruco si trasforma in farfalla". | 
