Il%20premio%20Nobel%202002:%20nuovi%20modi%20per%20guardare%20il%20cielo

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Il premio Nobel 2002nuovi modi per guardare il
cielo
Riccardo Giacconi per contributi pioneristici
allastrofisica,che hanno condotto alla scoperta
delle sorgenti cosmiche di raggi X
Ray Davis e Masatoshi Koshiba per contributi
pioneristici allastrofisica, in particolare per
la rivelazione dei neutrini cosmici
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Ce modo e modo di vederela luce visibile

• Sorgente di radiazione
• Interazione
• Rivelatore (occhio)

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Ce modo e modo di vederei raggi X

• Se voglio vedere allinterno uso una radiazione
  più penetrante

• ancora una radiazione e.m
• Rivelatore (lastra ....occhio)

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Ce modo e modo di vedereil neutrino

• Radiazione diversa
• Il rivelatore e ancora più complicato...

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Carta di Identità del neutrino

• Particella, associata a un tipo di radiazione
• Nascita 1930
• Maternità/Paternità Pauli Fermi (Pontecorvo)
• Residenza quasi ovunque
• Provenienza stelle, reattori nucleari,
  acceleratori di particelle...
• Segni particolari Estremamente elusiva
  (penetrante)
• Massa estremamente piccola, rispetto alle
  altre particelle

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Underground physics
Per rivelare una radiazione elusiva, penetrante,
occorre schermarsi dalle altre radiazioni
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Davis un formidabile esperimento di radiochimica

• Davis cercava i prodotti delle reazioni nucleari
  indotte dai neutrini provenienti dal sole n
  37Cl -gt 37Ar e
• (reazione di Pontecorvo).
• L Argon prodotto si accumula nel rivelatore. Gli
  atomi di 37Ar sono radioattivi e entro un mese
  si trasformano in 37Cl37Ar e -gtn 37Cl
• Occorre separare gli atomi di Ar dal Cl e
  contarli, mediante il loro decadimento.

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Un ago in un pagliaio?
In 400 tonnellate di varichina Davis doveva
aspettarsi di produrre un atomo di Ar al giorno,
da individuarsi fra i circa 1031 atomi) di
Cloro Un pagliaio contiene circa 108
pagliuzze (cento milioni). E come cercare un
ago in un pagliaio grande come la terra. )
1031 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 0
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La scoperta e il puzzle deineutrini solari

• Davis trovò un atomo di Ar ogni tre giorni, un
  terzo di quelli attesi.
• Un risultato importante la prima osservazione
  dei neutrini provenienti dal Sole
• Un interrogativo importante che succede ai
  neutrini per strada?
• Il puzzle dei neutrini solari è stato
  sostanzialmente risolto negli ultimi anni,
  grazie ai risultati di Gallex al Gran Sasso, di
  SNO in Canada e ai lavori del gruppo di Koshiba.
  Si eormai convinti che due terzi dei neutrini
  abbiano una metamorfosi per strada (oscillazioni
  di Pontecorvo).

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Koshiba il primo telescopio a neutrini

• Davis non poteva dire da dove venivano i
  neutrini.
• Koshiba pensò di realizzare un
  telescopiorivelando gli elettroni che vengono
  urtati dai neutrini
• n e(fermo) -gt n e( in moto)

• Lelettrone viene emesso principalmente nella
  direzione
• da cui proviene il neutrino
• Poiché la sua velocità è maggiore della velocità
  della luce nellacqua, emette luce Cerenkov,
  dalla cui distribuzione si puorisalire alla
  direzione dellelettrone e a quella del neutrino

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Kamiokande e SuperKamiokande
Una famiglia di rivelatori Cerenkov ad acqua in
una miniera delle Alpi giapponesi.
Il più recente, SK, contiene 20.000m3 dacqua ed
è equipaggiato con oltre 10.000 fototubi
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Superkamiokande
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I risultati
I) La conferma di Davis I neutrini vengono dal
sole ii) La rivelazione dei neutrini dalla
Supernova SN1987a iii) Loscillazione dei
neutrini atmosferici
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Il cuore del rivelatore
Sono i fototubi sviluppati appositamente dalla
Hamamatsu Il MITI finanziò un progetto di
sviluppo tecnologico congiunto della Hamamatsu e
dellUniversità Metropolitana di Tokio Il
Giappone ha oggi un premio Nobel e lindustria
leader mondiale della produzione di fototubi.
50 cm
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Koshiba e il Gran Sasso
Il laboratorio del silenzio cosmico La frontiera
della radioattività zero
Koshiba, membro del Comitato Scientifico del Gran
Sasso, aveva suggerito di installare un
rivelatore Cerenkov (SK) al Gran Sasso e lallora
Direttore Bellotti aveva compreso la validità del
progetto.
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Bruno Pontecorvo
Tre grandi idee i)il sole come sorgente di
neutrini ii) il metodo del Cl-Ar iii)Le
oscillazioni (metamorfosi) dei neutrini
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Uno sguardo al futuro
Nel 1940 Pontecorvo aveva applicato gli studi
svolti nel gruppo di Roma inventando il neutron
loguno strumeno ancora oggi usato per le
prospezioni geologiche. Adesso che abbiamo
imparato a sufficienza sui neutrini, dobbiamo
cercare di imparare dai neutrini
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La materia oscura nelluniverso

• Allinterno delle galassie e fra le galassie c'è
  della materia (ed energia) che non brilla,
  oscura.
• La materia-energia oscura costituisce il 90
  dellUniverso, ma non sappiamo di che e fatta.

• La materia oscura potrebbe essere fatta di i
  neutrini primordiali, se i neutrini hanno una
  piccola massa m(n)10-6m(e)

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I neutrini da supernovae

• Lo 0.1 dellenergia di una supernova e in
  radiazione visibile, e il 99.9 e trasportato da
  neutrini
• Nel 1987, per la prima volta sono stati rivelati
  neutrini da SN
• I neutrini da SN saranno lo strumento per lo
  studio della struttura interna

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I neutrini della Terra

• La terra e radioattiva
• Quanto e il contenuto di elementi radioattivi
  allinterno della terra?
• Rivelare (anti) neutrini prodotti dallinterno
  terrestre e il modo per misurare la
  radioattività della terra.
• In questo modo potremo comprendere il contributo
  radiogenico al calore terrestre.

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Kamland (Jap) e Borexino (GS)
Progettati per rivelare neutrini dal sole e da
reattori avranno anche i primi segnali dei
geo-neutrini.