Dalla profondità del cosmo alla profondità del mare: Il neutrino record rilevato in Sicilia

Un telescopio sottomarino del progetto KM3NeT al largo di Portopalo ha rilevato il passaggio di un neutrino dall'energia stimata di 220 milioni di miliardi di elettronvolt, un valore 30 volte superiore a quello di ogni neutrino misurato finora e decine di miliardi superiore a quella dei neutrini prodotti dal Sole.

La scoperta, avvenuta il 13 febbraio 2023, è stata divulgata sulla rivista Nature dopo due anni di analisi dei dati, visto che una particella così energetica non è inquadrabile nella nostra galassia e gli interrogativi sono molti.

Ma cos'è un neutrino? Come funziona il telescopio che lo ha individuato?

Il neutrino, da non confondere con il neutrone trovato nel nucleo degli atomi, è una particella subatomica prodotta da alcuni dei fenomeni più energetici dell'universo che conosciamo, come le reazioni nucleari delle stelle, le supernove o la fusione di due stelle di neutroni.

Queste particelle elementari sono prive di carica elettrica, hanno una massa minuscola ma soprattutto interagiscono pochissimo con la materia, mantenendo la loro energia anche dopo viaggi di miliardi di anni luce. 

Questo le rende difficilissime da rilevare ma le rende anche una fonte di informazioni preziose sulla storia delle aree remote del nostro universo.

Per rilevare queste particelle elusive sono stati costruiti appositi telescopi sensibili al loro passaggio per iniziativa del progetto KM3NeT, il frutto della collaborazione scientifica di oltre 360 ingegneri, scienziati, tecnici e studenti di 68 istituzioni di 21 paesi in tutto il mondo.

Questi telescopi sono costituiti da una vasta rete di unità di rilevazione dotate di fotomoltiplicatori (come quelle nelle immagini) disposte a circa 100 metri l'una dall'altra, situata a migliaia di metri di profondità e che arriveranno a coprire

Una volta completi, questi telescopi arriveranno a coprire un chilometro cubo ciascuno.

Essendo a profondità dove non arriva la luce del sole, le uniche radiazioni elettromagnetiche rilevabili dai fotomoltiplicatori sono quelle prodotte da particelle molto energetiche che attraversando il mare si muovono più veloci della luce nell'acqua (la luce sott'acqua è più lenta della luce nel vuoto) per l'effetto Cherenkov.

Il telescopio italiano, chiamato ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss), è situato a 3450 metri di profondità e a circa 43 miglia al largo della costa di Portopalo di Capo Passero e pur essendo funzionale solo in parte è riuscito a rilevare la luce bluastra emessa da un muone, ovvero una particella simile a un elettrone ma più pesante che può essere prodotta dall'interazione tra un neutrino ad alta energia e altre particelle.

La peculiarità del muone rilevato è che si muoveva orizzontalmente, che non ci si aspetterebbe da un oggetto in arrivo dallo spazio così in profondità, a meno che non si tratti di un neutrino in grado di attraversare lunghissime distanze negli abissi vista la sua scarsa propensione a interagire con la materia.

Il neutrino scoperto da ARCA è la particella subatomica più energetica mai registrata, che vuol dire che è difficile stabilire da dove arrivi questo neutrino unico nel suo genere, ma si ipotizza che possa arrivare da un buco nero supermassiccio nel nucleo di una galassia oppure da un raggio cosmico molto energetico che ha interagito con un fotone della radiazione cosmica di fondo.

Il progetto KM3NeT dovrebbe essere completato nel 2030 e il fatto che sia riuscito a scoprire una particella così speciale è sicuramente un segno di buon auspicio.

Paolo Meschiari