Ecco il segreto della luce che illumina l'universo: neutrini a bassa energia

Osservato il meccanismo che illumina l'Universo.Che cos'è che "move il sole e le altre stelle"? Nell'universo poetico creato da Dante la molla del tutto era l'Amore. Più prosaicamente agli scienziati tocca scoprire i meccanismi che governano i mutamenti del cosmo, ugualmente affascinanti. Anche gli astri hanno un "motore" e i ricercatori hanno fatto un passo avanti per capire come funziona. É stata ottenuta per la prima volta, grazie all'esperimento Borexino, la prova sperimentale dell'esistenza delle principali reazioni nucleari che alimentano e tengono in vita le stelle.
E ancora una volta la scoperta si deve ai Laboratori del Gran Sasso dell'Istituto nazionale di Fisica nucelare, Infn. Sotto osservazione i neutrini solari, oramai più famosi delle star hollywodiane. In particolare i neutrini di bassissima energia prodotti dalle fusioni nucleari nel cuore delle stelle.
I modelli astrofisici attuali nel Sole e nelle stelle di dimensioni simili contemplano come reazione nucleare dominante, detta "pp" la fusione di due nuclei di idrogeno. Reazione che forma un nucleo di deuterio (protone e neutrone) ed è capace di innalzare la temperatura all'interno delle stelle fino a dieci milioni di gradi. Nelle stelle di dimensioni maggiori (almeno una volta e mezza la massa solare) la reazione "pp" non produce invece abbastanza energia per contrastare la forza gravitazionale della materia stellare, che farebbe implodere la stella su se stessa.
Che cosa permette di evitare il collasso? Un altro ciclo di fusione nucleare che coinvolge i nuclei di carbonio, azoto e ossigeno, la temperatura interna di queste stelle si innalza così oltre i 18 milioni di gradi. Questo ciclo viene definito Cno: se non esistesse l'Universo sarebbe molto più buio perchè illuminato solo da piccole e rare stelle. Questo tipo di reazioni nucleari fino ad oggi era stato soltanto ipotizzato. Ora invece è stato possibile osservarle in maniera diretta. L'esperimento Borexino ha infatti annunciato di avere raggiunto la prova sperimentale dell'esistenza delle reazioni "pp" (attraverso la misura di una reazione figlia) e un limite molto stringente sull'esistenza della Cno, con misure in accordo con le previsioni del modello solare.
Raggiungere questo risultato è stato possibile grazie al fatto che Borexino, posto nelle caverne sotterranee dei Laboratori del Gran Sasso, è l'unico esperimento al mondo in grado di misurare in tempo reale i neutrini a bassissima energia che in parte raggiungono la terra prodotti dalla fusione nucleare nelle stelle. La copertura della roccia del Gran Sasso (circa 1400 metri sotto la montagna) infatti assorbe i raggi cosmici, mentre le tecnologie sviluppate dall'esperimento permettono di sopprimere le tracce di radioattività a livelli mai ottenuti prima. Soltanto così si riesce a far emergere i deboli segnali prodotti dai rarissimi urti dei neutrini con la grande massa di materiale del rivelatore.
Grazie alle sue caratteristiche uniche il rivelatore Borexino aveva già ottenuto in passato la prova sperimentale dell'esistenza di reazioni minori che avvengono nel Sole e la prima reale evidenza dei neutrini provenienti dall'interno della Terra.
A questo esperimento collaborano tre gruppi dell'Infn, tre Università statunitensi, e altri gruppi tedeschi, russi, francesi, polacchi.

I gruppi dell'Infn, insieme a quello di Princeton, hanno un ruolo predominante. Il coordinatore della collaborazione è il professor Gianpaolo Bellini dell'Università di Milano e dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.