Problema dei neutrini solari: differenze tra le versioni

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== Premessa ==

Il [[Sole]] è un reattore a [[fusione nucleare]] naturale, che fonde l'[[idrogeno]] in [[elio]]. I meccanismi principali di produzione di energia sono la [[catena PP]] (che ha alcune diramazioni, dette catene PPI, PPII e PPIII) ed il [[Ciclo del carbonio-azoto|ciclo CNO]]. L'energia in eccesso è rilasciata sotto forma di [[raggio gamma|raggi gamma]] e di particelle sotto forma di [[energia cinetica]]; fra queste vi è anche il [[neutrino]], in particolare la reazione nucleare produce neutrini elettronici, che viaggiano dal nucleo del Sole fino alla Terra senza apprezzabili assorbimenti da parte degli strati superiori del Sole. Da questo ci si aspettava che lail quantità prodottanumero di neutrini elettronici prodotti nel Sole, con una data energia, venissero rilevati senza apprezzabili modifiche sulla Terra, con una diminuzione dovuta soltanto alla distanza delche separa il nostro pianeta dalla sua stella.

Man mano che gli esperimenti diventavano sensibili a porzioni sempre più grandi di energie dei neutrini incidenti apparve evidente che il numero di neutrini rilevati era inferiore al numero previsto dalla teoria. In vari esperimenti il numero di questo tipo di neutrini osservato era fra un terzo e la metà di quanto predetto, creando così quello che è stato definito il ''problema dei neutrini solari''.

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dove ''L'' è la luminosità, ''Q'' è l'energia sviluppata dalla reazione e <math>\langle q_\nu \rangle</math> è l'energia media che ha ogni neutrino emesso dalla reazione.

Poiché <math>L = 3,864 \cdot 10^{3326} \ \frac{erg}{s}W</math>, <math>Q = 26,7 \ MeV</math> e <math>\langle q_\nu \rangle = 0,6 \ MeV</math>, si trova che:

:<math>n_\nu = 1,851 \cdot 10^{38} \ \frac{neutrini}{s}</math>

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:<math>\Phi_\nu = 6,588 \cdot 10^{10} \ \frac{neutrini}{s \; \times \; cm^2}</math>

ovvero circa 65 miliardi di neutrini al secondo per ogni centimetro quadrato di superficie.

== Esperimenti ==

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La prima evidenza del problema dei neutrini solari si ebbe intorno alla fine degli anni '60, quando [[Raymond Davis Jr.|R. Davis]] realizzò l'[[esperimento Homestake]], il primo volto alla rilevazione dei neutrini solari, nella [[miniera di Homestake]], nel [[Dakota del Sud]], [[Stati Uniti d'America|Stati Uniti]].

Il rivelatore usato nell'esperimento fu il [[cloro]]-37: esso è presente con una abbondanza di circa il 25% in natura, è un elemento facilmente reperibile, assorbe neutrini ad energie non troppo alte (si possono rivelare i neutrini del ramo del [[boro]]-8), e inoltre si ha una buona [[sezione d'urto]] per assorbimento. La reazione usata è il [[decadimento beta]] inverso (<math>\nu_e+n\rightarrow p+e^-\rightarrow \nu_e+n </math>):

:<math>\nu_e + \; ^{37}Cl \rightarrow \; ^{37}Ar + e^-</math>

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=== Kamiokande e Super-Kamiokande ===

{{Vedi anche|Kamiokande|Super-Kamiokande}}

Questo esperimento, realizzato in [[Giappone]], fu pensato originariamente per rivelare il [[decadimento del protone]] (Kamiokande I) e solo in un secondo momento fu usato, dopo alcune modifiche, per misurare il flusso di neutrini solari (Kamiokande II).

Il processo usato per rivelare i neutrini si basa sullo [[scattering]] su elettroni e non su un metodo radiochimico, per cui semplice acqua purificata è sufficiente come rivelatore.

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L'apparato, situato ad una profondità di {{M|1000|ul=m}}, nella miniera di Kamioka, è stato posto in un contenitore cilindrico di [[acciaio]], di capacità di circa {{M|1200|ul=t}} di acqua ma come rivelatore furono usate solo le {{M|680|u=t}} più interne per problemi di schermaggio da [[raggio cosmico|raggi cosmici]] e sorgenti radioattive naturali.

L'intero apparato era circondato da circa 950 [[fotomoltiplicatori]] che raccoglievano i [[Fotone|fotoni]] emessi, trasformando questo debole segnale in un segnale elettrico misurabile.

L'energia di soglia originaria di questo esperimento era di 9 MeV, abbassata a 7,5 MeV, dopo alcune modifiche (Kamiokande III). Questo lo rende sensibile solo ad una frazione del flusso totale di neutrini provenienti dal Sole.