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Tutti coloro che hanno la passione per la scienza, hanno sicuramente letto qualche libro dello scrittore francese dell’Ottocento Jules Verne.

Il suo stile narrativo ha reso a dir poco fervido l’entusiasmo per la scoperta, l’amore per l’esplorazione e la sfida con la natura che, nelle speranze di ogni scienziato degno di questo nome, è destinata a sottomettersi alla volontà dell’uomo.

A distanza di oltre un secolo, Jules Verne si può definire come uno scienziato - profeta, pioniere di una fantascienza che nel tempo si è trasformata in realtà. Oggi, infatti, è possibile fare ”Il giro del mondo in 80 giorni”, viaggiare ”Dalla terra alla luna” e arrivare a ”20000 leghe sotto i mari”. A tale proposito, in un futuro prossimo, verrà realizzato un laboratorio sottomarino che studierà il fenomeno dei neutrini sotto il livello del mare. Questo studio, inizialmente legato prettamente alla sperimentazione nel campo della fisica, avrà ricadute in molti settori scientifici con applicazioni pratiche in varie discipline.

Ma che cosa sono i neutrini?

Essi sono delle particelle elementari di massa piccolissima.

La scoperta dei neutrini è avvenuta in seguito ad un esperimento, condotto presso un reattore nucleare, degli scienziati Raines e Cowan.

L’ipotesi della loro esistenza era stata formulata, più di un quarto di secolo prima, da Wolfgang Pauli (1931) allo scopo di spiegare alcuni fenomeni manifestatisi nel nucleo dell’atomo, e da Enrico Fermi che, nel 1934, accettò l’ipotesi di Pauli e giustificò l’esistenza dei neutrini con una opportuna teoria matematica, che definiva il neutrino “particella elettronicamente neutra”.

Dopo la Seconda Guerra Mondiale, fu Bruno Pontecorvo a proporre l’uso dei reattori nucleari come sorgenti sufficientemente intense da rendere possibile lo studio dei neutrini in laboratorio.

L’attuale scenario della fisica del neutrino evidenzia il grande progresso ottenuto in quasi un secolo di ricerche, dal momento della sua ipotesi fino ad oggi. Tuttavia, sono ancora numerosi i misteri e gli affascinanti interrogativi legati a queste particelle.

Da alcuni anni, i fisici hanno effettuato i loro esperimenti nelle profondità del mare e nei ghiacci del Polo Sud. Si sta verificando la possibilità di installare grandi apparati ad alcuni chilometri di profondità. I rilevatori, distribuiti su distanze dell’ordine di un chilometro, dovranno individuare neutrini ad alta energia originati da sorgenti cosmiche, attraverso la misura della luce prodotta dalle interazioni dei neutrini con l’acqua.

Ricordando Verne,come poteva chiamarsi questo progetto se non NEMO (NEutrino Marine Observatory)?! Questo laboratorio probabilmente nascerà in Sicilia. Infatti, si stanno effettuando una serie di studi oceanografici nel Mediterraneo per individuare i siti più adatti ad ospitare l’esperimento.

Le problematiche legate alla realizzazione di tale studio sono molteplici; fra queste vi è la necessità di realizzare strumenti ad altra precisione che presentino le indispensabili caratteristiche meccaniche ed elettroniche per le necessarie verifiche.

Il mondo marino è completamente diverso dal nostro e per realizzare esperienze valide bisogna fare i conti con la profondità e le caratteristiche del sottosuolo marino.

Vista la complessità dello studio e delle attività di ricerca ad esso connesse è necessario condurle nell’ambito di collaborazioni internazionali che, nel caso di NEMO, coinvolgono diversi Paesi del bacino del Mediterraneo.

Inoltre, se la Fisica per definizione è la scienza che studia i fenomeni naturali al fine di trovare una spiegazione razionale, espressa di solito col linguaggio matematico, nel caso di NEMO si può affermare che essa si basa in ugual misura sia sull’esperimento che sulla teoria.

Oggi, credere che il progetto NEMO si possa realizzare nei prossimi decenni, non è assolutamente utopia né fantascienza.

La ricaduta scientifica che tale progetto avrà su tante discipline al momento non è prevedibile, ma è sicuramente uno studio all’avanguardia e consentirà di risolvere problemi in vari campi della ricerca scientifica.

Neutrini e Cosmologia

Molti non conoscono la Cosmologia. Essa è la scienza che studia l’universo nella sua globalità, allo scopo di interpretarne la struttura spaziale e la sua evoluzione nel tempo.

Nella teoria del Big Bang - quella attualmente più diffusa - si suppone che l’universo si sia originato all’istante, e che fosse infinitamente caldo.

Uno dei grandi misteri della cosmologia riguarda l’origine della materia. I fisici affermano che la materia può essere generata dall’energia. In laboratorio, la creazione della materia è sempre compensata dall’antimateria.

Oggi, la fisica del mondo microscopico si è fusa con la cosmologia in una singola disciplina. Infatti, le nuove idee della fisica dell’alta energia vengono sempre più spesso verificate in un contesto cosmologico e, viceversa, la cosmologia può essere utilizzata per porre dei vincoli alla fisica delle particelle.

Ma per quale motivo è così importante dare la caccia ai neutrini provenienti dallo spazio, in particolare dal sole? Lo studio di queste particelle può permetterci di “leggere” all’interno del sole (inaccessibile agli strumenti ottici). Inoltre i neutrini consentono di osservare gli eventi di inimmaginabile potenza che hanno luogo quando si produce un “lampo” di raggi gamma, il più violento fenomeno dell’universo.

Neutrini e Vulcanologia

L’osservatorio SN-1 (Submarine Network-1), concretamente, mette in evidenza le interazioni tra la fisica dei neutrini e la vulcanologia.

SN-1 è già stato posto nel mar Ionio a 2105 m di profondità a meno di 25 km ad est di Catania ed ha il compito di rilevare segnali sismici. Esso è dotato di un sistema di acquisizione dati autonomo e registra, su hard disk, messaggi di segnalazione degli eventi sismici.

Attualmente, l’osservatorio è dotato di un sistema di comunicazione idroacustica, che interagisce con un operatore a bordo di una nave.

Tra non molto esso verrà collegato con un cavo sottomarino, già deposto sul fondo del mare dall’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), che gli consentirà di avere un’alimentazione elettrica da terra e potrà trasmettere in tempo reale i propri dati per la rilevazione di neutrini di origine naturale. Si realizzerà così il primo osservatorio sottomarino permanente al mondo.

Si sostiene che il nostro pianeta sia ormai vecchio e spesso la Scienza cerca nuovi siti nei quali effettuare nuovi esperimenti.

L’ambiente marino, con la vastità dei suoi fondali, oggi rappresenta l’ennesima sfida vincente per la ricerca e il progresso della tecnologia.

Concludendo, possiamo affermare che passeranno ancora degli anni, ma esistono sin da adesso tutti i presupposti per scoprire nuove tecniche, che consentiranno ai posteri di trasformare in realtà le ipotesi dei nostri giorni.

Bibliografia

• Franco Foresta Martin, Dall’atomo al Cosmo –Editoriale Scienza srl - Trieste, 2002
• Carlo Bemporad, KamLAND – I Reattori Nucleari confermano l’oscillazione dei neutrini solari. Da: “Dai Quark alle Galassie”, Rivista dell’INFN, n°.13 Feb. 2003 – (pag. 4 e 5);
• Fabrizio Murtas (web master), Data Web, www.infn.it - ultimo aggiornamento: 09/10/2002

Iconografia

• Fabrizio Murtas (web master), Data Web, www.infn.it - ultimo aggiornamento: 09/10/2002