Piccolo rilevatore per particelle più sciolte

Fonte - Science - Lo scorso 2017, i fisici hanno avvistato le particelle subatomiche più inafferrabili, i neutrini, cancellando i nuclei atomici in un modo nuovo. 

L'impresa ha realizzato una ricerca durata 4 decadi e non richiedeva l'enorme hardware solitamente utilizzato per rilevare i neutrini.

Piccolo rilevatore per particelle più sciolte

Invece, i ricercatori hanno tirato fuori l'impresa con un rilevatore portatile che pesa circa quanto un forno a microonde.

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Generati in alcuni processi nucleari, i neutrini interagiscono con altre materie così raramente che un numero infinito di flussi attraversa la Terra.

Fig.1

Occasionalmente, però, un neutrino colpisce un neutrone in un nucleo atomico, trasformandolo in un protone, mentre si trasforma in una particella rilevabile come un elettrone. 

O rimbalzerà semplicemente su un protone o un neutrone, facendo volare il nucleo.

Entrambe le interazioni sono così rare che i rivelatori devono contenere molte tonnellate di materia bersaglio - i fisici hanno usato materiali che vanno dal ferro al liquido per la pulizia a secco - solo per individuarne una manciata.

Nel 1974, tuttavia, i teorici predissero che se l'energia di un neutrino fosse abbastanza bassa, agirebbe come un'onda quantistica e rifletterebbe simultaneamente tutti i protoni e i neutroni del nucleo.

Fig.2

Tale "dispersione coerente" dovrebbe aumentare enormemente la probabilità di un'interazione, ma il rinculo a bassa energia del nucleo sarebbe difficile da rilevare.

Nel 2017, la collaborazione di 81 membri COHERENT ha individuato la dispersione coerente da lungo ricercata.

Hanno usato un rivelatore da 14,6 chilogrammi ricavato da un grande cristallo di ioduro di cesio drogato con sodio, che lampeggia di luce quando un nucleo al suo interno rincula.

Lo hanno esposto ai neutrini generati dalla Spallation Neutron Source all'Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee, la cui energia era abbastanza bassa da produrre una dispersione coerente ma abbastanza alta da produrre rinculo rilevabile.

Questi piccoli rivelatori di neutrini potrebbero un giorno aiutare a monitorare i reattori nucleari, ad esempio per garantire che stiano correndo secondo le norme di non proliferazione nucleare, o cercare "neutrini sterili" ancora più sfuggenti.

Confrontando lo scattering neutrino coerente da nuclei diversi, i fisici potrebbero anche sondare struttura nucleare in un modo nuovo.

Ma anche la dispersione amplificata ha uno svantaggio:

quando i fisici cercano di rilevare particelle di materia oscura cosmica con rivelatori sempre più sensibili, la dispersione coerente dei neutrini dal sole diventerà una fonte di interferenza. 

Fonte: Science