Decadimenti beta e neutrini solari

[orione2000]

Dal Sole agli atomi: il neutrino sembra che influenzi i decadimenti beta

Rispetto ai grandi sistemi impiegati per studiare i neutrini, un gruppo di ricercatori statunitensi ha proposto un sistema decisamente più semplice ed economico. Dal macroscopico al microscopico vediamo che l'oscillazione mensile di neutrini solari sembra legata alla fluttuazione dei decadimenti beta.


Dei "messaggeri stellari"

Se dobbiamo ottenere informazioni riguardanti la composizione interna della nostra stella dobbiamo fare rifermento ai neutrini provenienti da essa. Ma la loro natura così elusiva pone grossi problemi nella loro individuazione e studiarli diventa un'impresa ardua e anche particolarmente costosa.

Lo studio di un gruppo di ricercatori statunitensi, se confermato, può aprire una via decisamente più semplice ed economica per individuare queste particelle subatomiche. Come? Attraverso le variazioni del decadimento radioattivo di tipo beta che sembrano correlate all'oscillazione dei neutrini solari.

Uno sguardo sui decadimenti radioattivi di tipo beta...

Per iniziare direi di spiegare meglio il concetto di nuclide. Esso lo possiamo definire come una singola specie atomica caratterizzata da un numero definito di protoni e neutroni.

Stabilito il concetto di nuclide dobbiamo ora tenere conto che un certo numero di nuclidi risiede in quella che viene definita "fascia di stabilità". Possiamo dire che per un numero atomico (il numero di protoni che, in un atomo neutro, coincide con il numero di elettroni e viene indicato con Z) fino a circa Z = 20 i nuclidi sono caratterizzati da un numero uguale di protoni e di neutroni. Più il numero atomico sale più neutroni servono per mantenere stabili il nucleo: in questo modo il numero di massa A(somma di protoni e neutroni indicato con A in cui si escludono gli elettroni, dato la loro massa insignificante) si discosta dal numero atomico Z. Oltre il bismuto (Z = 83) non esistono più nuclidi stabili: ed è qua che entra in gioco il radionuclide. Questo tipo di nucleo radioattivo tende a trasformarsi in un altro più stabile, dando luogo a quello che viene chiamato decadimento radioattivo.

Esistono quattro tipi di decadimenti radioattivi:

• Decadimento alfa
• Decadimento beta +
• Decadimento beta -
• Decadimento gamma

In questo caso ci concentreremo sui decadimenti di tipo beta, quelli a cui si riferisce l'articolo.

Nel decadimento beta +, tipico dei nuclidi con eccesso di protoni, vi è un emissione di un positrone beta + e di un neutrino a seguito di una trasformazione di un protone del nucleo in un neutrone. Il nuovo nuclide avrà quindi: Z = Z_originale-1 e A = A_originale

Nel decadimento beta -, tipico dei nuclidi con eccesso di neutroni, vi è un emissione di un elettrone beta - e di un antineutrino a seguito di una trasformazione di un neutrone in un protone. Il nuovo nuclide avrà quindi: Z = Z_originale+1 e A = A_originale

... e sul neutrino

I neutrini sono particelle subatomiche senza carica e di massa quasi nulla. Nella nostra vita quotidiana siamo costantemente bombardati da questo tipo di particella, ma soltanto una piccola percentuale di queste particelle avranno interazioni con gli atomi del nostro corpo.

Come catturare queste particelle subatomiche?

Catturare e studiare un neutrino è un impresa davvero difficile e richiede costosi rilevatori. Per citare un esempio prendiamo in esame il Super - Kamiokande, l'osservatorio giapponese da 100 milioni di dollari atto allo studio di queste particelle. Esso è composto da un gigantesco serbatoio sotterraneo contenente 50.000 tonnellate di acqua pura in cui attorno vi sono 13.000 fotomoltiplicatori pronti per rilevare una rarissima interazione fra un neutrino e una molecola d'acqua.

Il commento

«Se abbiamo visto giusto, significa che i neutrini solari sono molto più facili da rilevare di quanto pensavamo. Senza allestire esperimenti enormi e costosi, potremmo ottenere dati simili, o anche migliori, da un esperimento che coinvolge solo pochi microgrammi di materiale radioattivo».

Peter Sturrock, professore emerito di fisica applicata alla Stanford

Le conclusioni

Queste ricerche si basano proprio sulle fluttuazioni del tasso di decadimento di elementi radioattivi che possiedono un decadimento di tipo beta spiegate nelle righe soprastanti. Sembra che tale variazione sia direttamente legata alle oscillazioni di emissione dei neutrini della nostra stella condizionata dalla sua stessa rotazione.

E sembra proprio che i neutrini solari influenzino i decadimenti beta dei radionuclidi. Questo collegamento, già teorizzato da alcuni ricercatori, sembra essere rafforzato dall'attenta analisi condotta dai ricercatori statunitensi. Il prossimo passo sarà quindi raccogliere maggiori dati per arrivare a spiegare come tali processi fisici siano collegati fra loro.

Per maggiori informazioni visita l'articolo su:http://www.media.inaf.it/2016/11/11/...adimento-beta/

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by Orione2000