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Tra le onde di neutrini nell'universo neonato | ASTROFISICA Tra le onde di neutrini nell'universo neonato LA SCOPERTA DI DUE COSMOLOGI ITALIANI CONFERMA IL BIG BANG E FA LUCE SULLE PARTICELLE PIÙ' ELUSIVE Paola Catapano DUE giovani cosmologi italiani, Roberto Trotta deD'Università di Oxford e Alessandro Melchiorri di Roma La Sapienza, annunciano il risultato di una ricerca sulla fisica dei neutrini in via di pubblicazione sulla prestigiosa rivista americana «Pbysical Review Letters». Confrontando le mappe dellTTniverso primordiale prodotte dal satelhte americano WMAP e dal catalogo di galassie SLOAN, i due fisici italiani hanno scoperto la presenza di onde, o più tecnicamente anisotropie, neh' oceano di neutrini distribuiti sullo sfondo dell'universo primordiale. Una scoperta che getta nuova luce sulle proprietà dei neutrini, confemiando che le teorie attuah suU'estremamente grande (cosmologia) e l'estremamente piccolo (fisica delle particeUe) sono in ottimo accordo. La fisica dei neutrini è un capitolo ancora aperto nella ricerca contemporanea, nonostante trent'anni di progressi. Introdotto da Pauh come un "disperato rimedio" per giustificare l'energia mancante in seguito al decadimento radioattivo di un nucleo atomico in un altro nucleo più un elettrone, e battezzato da Fermi, il neutrino non solo esiste effettivamente (come dimostrarono nel 1953 Reines e Cowan, poi insigniti dal Nobel), ma è probabilmente la particela sub-atomica più abbondante in natura. La Terra è attraversata ininterrottamente da 400.000 miliardi di neutrini al secondo. Siamo immersi in un oceano di neutrini, provenienti dal Sole e dagli angoli più remoti del cosmo, ma non ce ne accolliamo: nulla li ferma né riesce a vederli perché questa particella ha una massa piccolissima e non interagisce quasi con nulla, essendo insensibile all'elettromagnetismo perché sottoposta solo all'interazione debole. Una particella fantasma, ma importante da capire, perché porta con sé il segreto dell'origine della materia che formò l'universo, 13,4 miliardi di anni fa. Cosmologi come Roberto Trotta e Alessandro Melchiorre utilizzano come laboratorio lo strumento più grande, l'universo intero, e cercano nella grande mappa del cosmo le risposte che ancora sfuggono alla fisica sperimentale. Dal suo ufficio all'Università di Oxford, Trotta ci spiega come si fa a leggere la presenza di neutrini analizzando la "fotografia" delTuniverso bambino fatta dal satelhte WMAP. «H metodo che abbiamo utilizzato per confermare la presenza di neutrini nell'universo primordiale è indiretto, ma è l'unico oggi disponibile. Il satelhte WMAP ci ha dato una mappa della distribuzione dei fotoni, le particelle di luce, nel fondo cosmico dell'universo quando aveva solo 300.000 anni di vita. Poiché l'universo ha 13,4 miliardi di anni, queste particelle hanno viaggiato per circa 13 miliardi di anni fino a noi e il satelhte ci dà un'immagine di'com'era l'universo prima della nascita di galassie e stelle. Questo mare di fotoni che risalgono all'infanzia dell'universo mostra delle piccole fluttuazioni la cui distribuzione e le cui proprietà, come la grandezza o l'intensità, fomiscono indicazioni su vari aspetti dell'universo: la sua origine, il suo contenuto, il suo destino, la sua età. Le fluttuazioni dei fotoni che WMAP ha osservato direttamente sono i semi della formazione di tutte le strutture visibili dell'universo, poiché è proprio da queste fluttuazioni che sono nate le stelle e le galassie. Noi abbiamo utilizzato questa fotografia dell'universo bambino per ricostruire la distribuzione di una deUe sue proprietà, i neutrini. Il Modello Standard (il "prontuario" di fisici e cosmologi che riassume tutte le nostre conoscenze sulla struttura della materia), prevede fluttuazioni in tutto ciò che viene prodotto dal Big Bang: nei fotoni, nella materia ordinaria e anche nei neutrini. Era quindi importante verificare questa previsione del modello standard.» Ma come li avete osservati i neutrini? «Direttamente non vediamo nulla, neppure il mare di neutrini. Abbiamo ottenuto dati precisi sulla distribuzione dei neutrini e sulle loro increspature (o "onde") osservando non i neutrini stessi ma, la distribuzione della radiazione di fondo a microonde. Le increspature che WMAP ha visto direttamente nella distribuzione dei fotoni dell'universo primordiale hanno caratteristiche che sono influenzate dalla fluttuazione dei neutrini. Se le fluttuazioni dei neutrini non fossero presenti, osserveremmo increspature più pronunciate nei dati di WMAP. A causa del fatto che i neutrini stessi hanno delle increspature, le increspature dei fotoni sono meno pronunciate, meno evidenti. Con simulazioni fisiche e analisi statistiche, siamo riusciti a discriminare la presenza dei neutrini e delle loro fluttuazioni, di per sé invisibili alla tecnologia attuale. Per confermare la veridicità statistica di questi dati, h abbiamo confrontati con altri dati disponibili, come la distribuzione di galassie nel cielo, e precisamente le 200 mila galassie rilevate dallo SLOAN Digital Sky Survey, uno studio fatto con un telescopio in Australia.»- E cosa avete trovato? «Che le fluttuazioni nei neutrini esistono, con una sicurezza del 95()4. Oltre a confermare le previsioni del modello standard, questo risultato è importante perché i neutrini che misuriamo sono stati generati ancora prima del fondo cosmico di fotoni misurato da WMAP. Arrivano direttamente dai primissimi mimiti di vita dell'universo: quindi sono deUe vere sonde che ci portano indietro alle origini del tempo».