I radiotelescopi mondiali alla ricerca dell’origine dei neutrini

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I radiotelescopi mondiali alla ricerca dell'origine dei neutrini
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Da dove vengono i neutrini? Un team di astrofisici dell’Accademia delle Scienze russa ha provato a risolvere il mistero legato alla provenienza dei neutrini ad alta energia nello spazio. Lo studio  – pubblicato su Astrophysical Journal   è stato realizzato grazie ai dati dell’osservatorio IceCube Neutrino Detector, un rilevatore di neutrini situato presso un’installazione scientifica al Polo Sud insieme a quelli relativi alle onde elettromagnetiche misurate dai radiotelescopi.

I neutrini – si legge nella ricerca – sono collegati ai flare provenienti dal centro delle galassie attive distanti dove si celano i buchi neri supermassicci. Mentre la materia cade in direzione del buco nero una parte di essa viene accelerata ed espulsa nello spazio, dando origine ai neutrini che viaggiano nel cosmo quasi alla velocità della luce. I neutrini sono particelle subatomiche di dimensioni così microscopiche che la loro massa non può essere determinata con precisione. Passano senza sforzo attraverso oggetti e persone e quelli ad alta energia vengono creati quando i protoni accelerano quasi alla velocità della luce.CTA Telescopes in Southern Hemisphere

CTA Telescopes in Southern Hemisphere
CTA Telescopes in Southern Hemisphere

Gli astrofisici russi si sono concentrati sulle origini dei neutrini ad altissima energia, a 200 trilioni di elettroni volt o più. Il team ha confrontato le misurazioni della struttura IceCube con un gran numero di osservazioni provenienti dai radiotelescopi. Seguendo questo procedimento hanno scoperto che le particelle sfuggenti emergono durante i bagliori registrati nelle radiofrequenze che avvengono al centro dei quasar. Un quasar è un nucleo galattico attivo estremamente luminoso per via dall’attrito causato dai gas caldissimi e dalle polveri che cadono in un buco nero supermassiccio: questo materiale forma un disco di accrescimento che converte circa la metà della massa di un oggetto in energia.

«I nostri risultati indicano che i neutrini ad alta energia sono nati all’interno dei nuclei galattici attivi, in particolare durante i brillamenti nelle radiofrequenze – commenta Alexander Plavin, autore dello studio – dato che sia i neutrini che le onde radio viaggiano alla velocità della luce raggiungono la Terra contemporaneamente».

Dopo aver analizzato circa 50 eventi di neutrini rilevati da IceCube il team ha  utilizzato una rete di radiotelescopi situati in tutto il mondo che si serve del metodo più preciso per osservare oggetti distanti nella banda radio: l’interferometria di base molto lunga. Questo metodo consente di ‘assemblare’ un telescopio gigante posizionando molte antenne in tutto il pianeta. Tra gli elementi più grandi di questa rete il telescopio di 100 metri di diametro della Max Planck Society di Effelsberg e quello russo Ratan-600, situato nel Caucaso settentrionale.

«All’inizio i risultati sembravano troppo incoraggianti per essere veri – conclude Sergey Troitsky  dell’Institute for Nuclear Research – ma dopo aver analizzato nuovamente i dati abbiamo confermato che i neutrini erano chiaramente associati ai segnali raccolti dai radiotelescopi. Abbiamo verificato quest’associazione sulla base dei dati delle osservazioni raccolte durante diversi anni dal telescopio Ratan e la probabilità che i risultati fossero casuali è solo dello 0,2%. Possiamo definirlo un successo per l’astrofisica dei neutrini e ora dobbiamo elaborare una teoria che sostenga questa scoperta».

Il team ora ricontrollerà i dati per capire il meccanismo alla base dell’origine dei neutrini nei quasar    grazie al Baikal- Gvd un rilevatore subacqueo situato nelle profondità del lago Baikal in fase finale di costruzione e già parzialmente operativo. Questo strumento insieme a IceCube fa parte della famiglia dei rilevatori Cherenkov che utilizzano una grande massa d’acqua o ghiaccio come mezzo per massimizzare il numero di eventi di neutrini e prevenire l’accensione accidentale dei sensori. I rilevatori insieme ai radiotelescopi – che osservano continuamente le galassie distanti -saranno cruciali per il futuro di questo settore dell’astrofisica. 

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