Il ciclo carbonio-azoto-ossigeno che tiene acceso il Sole

Hanno trovato il motore che accende le stelle nell’universo. La scoperta ottenuta grazie all’esperimento internazionale Borexino, nei laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Istituto nazionale di fisica nucleare. I ricercatori: “Risultato di valore storico. Per la prima volta sappiamo come e perché le stelle brillano”.

Svelati nuovi misteri sul Sole e sulle stelle, soprattutto quelle che hanno una massa maggiore rispetto a quella del Sole e che sono le più numerose. Questo risultato è stato raggiunto grazie ai neutrini, le particelle capaci di attraversare la materia e che dal cuore del Sole hanno raggiunto il rivelatore dell’esperimento internazionale Borexino, nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn).

Il risultato, che ha conquistato la copertina della rivista Nature, rileva l’Infn, è stato definito “di valore storico”. Completa un capitolo della fisica iniziato negli anni ’30 del secolo scorso. Con questo studio arriva la prima fondamentale conferma sperimentale di come brillino le stelle più pesanti del Sole. Gli scienziati sottolineano come l’implicazione di questa nuova misura per la comprensione dei meccanismi stellari sia enorme: infatti, poiché il ciclo Cno (carbonio-azoto-ossigeno) è preponderante nelle stelle più massicce del Sole, con questa osservazione Borexino “ha raggiunto l’evidenza sperimentale di quello che di fatto è il canale dominante nell’universo per la combustione dell’idrogeno”.

La scoperta annunciata oggi racconta una storia lunga 80 anni. L’esistenza del ciclo Cno fu teorizzata per la prima volta nel 1938, quando gli scienziati Hans Bethe e Carl Friedrich von Weizsäcker proposero, indipendentemente, che la fusione dell’idrogeno nelle stelle potesse anche essere catalizzata dai nuclei pesanti carbonio, azoto e ossigeno, in una sequenza ciclica di reazioni nucleari, oltre a procedere secondo la sequenza della catena protone-protone. Nonostante le evidenze indirette ottenute con osservazioni astronomiche e astrofisiche, la conferma sperimentale diretta dei meccanismi stellari di generazione di energia non era ancora mai stata ottenuta.

“Per la prima volta sappiamo come e perché le stelle brillano”, ha detto all’Ansa il ‘papà’ dell’esperimento Borexino, Gianpaolo Bellini, dell’Università di Milano e ricercatore dell’Infn. Borexino è un esperimento che parla italiano, con un contributo dell’università di Princeton e il cui principale finanziatore è l’Infn, con l’americana National Science Foundation (Nsf) e alcune agenzie tedesche.

Circa tre anni fa le misure dei neutrini solari avevano dato un quadro completo delle reazioni di fusione nucleare fra protoni che avvengono nel Sole e che producono il 99% dell’energia solare. “Sono le reazioni che producono nel Sole temperature fino a un milione mezzo di gradi e che impediscono alla nostra stella di implodere”. Restava da scoprire l’origine del restante 1% dell’energia, generato da reazioni fra carbonio-azoto-ossigeno (Cno), ed è quello che è riuscito a vedere oggi l’esperimento. Se per il Sole questo ciclo ha un ruolo secondario, nelle stelle di grande massa è il più diffuso.

I neutrini solari possono essere osservati solo con rivelatori altamente sensibili, in grado di escludere la maggior parte delle sorgenti di segnali di fondo. Per ottenere la sensibilità richiesta, l’esperimento Borexino è stato costruito con un design simile a una cipolla, caratterizzato da strati di crescente radiopurezza, che lo rendono un rivelatore unico al mondo per il bassissimo livello di fondo raggiunto, mai ottenuto da nessun altro esperimento. Inoltre, la profondità delle sale sperimentali dei Laboratori sotterranei del Gran Sasso lo ripara delle radiazioni cosmiche, con l’eccezione appunto dei neutrini che attraversano indisturbati la materia terrestre.