Un numero enorme di particelle invisibili note come neutrini scorre costantemente attraverso la Terra e i corpi umani, attraversando la materia con quasi nessuna resistenza. Sebbene queste elusive "particelle fantasma" siano tra gli oggetti più difficili da rilevare nell'universo, gli scienziati stanno ora catturando prove di versioni incredibilmente potenti che arrivano da distanti fonti cosmiche. Queste scoperte vengono effettuate utilizzando un enorme osservatorio sepolto profondamente nel ghiaccio antartico, offrendo potenziali indizi sul Big Bang e sugli eventi cosmici estremi.
I neutrini appartengono a un gruppo di particelle elementari che non hanno carica elettrica e possiedono una massa straordinariamente piccola, potenzialmente circa 10 milioni di volte inferiore a quella di un elettrone. Esistono in tre varietà: neutrini elettronici, muonici e tau. Poiché interagiscono così raramente con altre particelle tramite l'interazione debole, possono viaggiare per vaste distanze a velocità che si avvicinano alla velocità della luce. Le stime suggeriscono che l'universo contenga circa 10^89 neutrini, equivalenti a circa un miliardo per ogni atomo esistente.
L'Osservatorio dei Neutrini IceCube, situato al Polo Sud, è stato costruito per rilevare queste particelle utilizzando il ghiaccio antartico cristallino come mezzo di rilevamento. Lo strumento è incorporato in circa un chilometro cubo di ghiaccio e consiste in lunghe catene di sensibili rivelatori di luce chiamati fotomoltiplicatori. Questi dispositivi cercano brevi lampi di luce blu prodotti attraverso la radiazione Cherenkov, che si verifica quando un neutrone interagisce con la materia nel ghiaccio e genera una particella carica che viaggia più velocemente della luce può muoversi in quel materiale.
Sebbene IceCube rilevi enormi quantità di neutrini a bassa energia provenienti dal Sole, è particolarmente significativo per lo studio dei rari neutrini ad alta energia provenienti dallo spazio profondo. L'osservatorio identifica solo alcune dozzine di questi esempi più energetici ogni anno. Secondo George Fuller, professore emerito di fisica presso l'Università della California San Diego, alcuni neutrini ad ultra-alta energia rilevati da IceCube possiedono circa 10 miliardi di volte l'energia di un tipico neutrino solare. Un altro esperimento simile ha persino registrato un neutrone con un'energia 200 volte superiore a tale riferimento.
Le origini e i processi fisici responsabili dell'accelerazione di queste particelle rimangono scarsamente compresi. Fuller ha notato che il fatto che tali neutrini ad alta energia raggiungano la Terra può rivelare informazioni profonde sull'universo. Quest'anno, il fisico Francis Halzen ha ricevuto il Premio Nobel per la fisica per i suoi contributi decisivi all'Osservatorio dei Neutrini IceCube e alla scoperta di neutrini ad alta energia di origine astrofisica. Halzen riconobbe negli anni '90 che il Polo Sud offriva un ambiente naturale ideale per questa ricerca a causa degli enormi volumi di ghiaccio eccezionalmente cristallino.
Oltre all'Antartide, i ricercatori dell'UC San Diego sono coinvolti con l'Osservatorio Simons nel deserto di Atacama in Cile. Questa struttura studia la radiazione cosmica di fondo, l'antica radiazione residua dei primi tempi dell'universo. Sebbene sia principalmente focalizzata sulla luce antica, le sue misurazioni possono anche rivelare informazioni sui neutrini dalle prime fasi della storia cosmica. Fuller ritiene che queste osservazioni anticipate possano migliorare la comprensione scientifica del Big Bang e dell'evoluzione iniziale del cosmo.
Fonti: ScienceDaily.