Ma quindi, cosa sono i Laboratori Nazionali del Gran Sasso? (2/2)

GR: Abbiamo citato prima Borexino, il grande protagonista di questi giorni. Di cosa si tratta?

FA: Borexino nasce per la rilevazione in tempo reale dei neutrini solari. È interessante studiare i neutrini perché un tempo si pensava che avessero una massa a riposo nulla. Si è invece scoperto, un po’  di anni fa, che hanno una massa, seppur estremamente piccola. Borexino è giunto dopo questa scoperta, ma il suo grande pregio è quello di poter rilevare eventi molto poco energetici, e di farlo in tempo reale. Gli esperimenti precedenti, come GALLEX/GNO al Gran Sasso, potevano sì vedere i neutrini più deboli del Sole, come quelli derivanti dalla reazione Protone-Protone che genera Elio, ma non potevano farlo in tempo reale. GALLEX/GNO era un esperimento di tipo radiochimico: si lasciava “in posa” un grande volume di cloruro di gallio per, diciamo,  un mese, e poi si estraevano quei pochi atomi di germanio formati dall’assorbimento di un neutrino da parte del gallio. Era un procedimento estremamente complesso e comunque non in tempo reale. Borexino invece è composto di una massa di 300 tonnellate di scintillatore liquido al centro di una sfera schermata a sua volta da strati di altro scintillatore e di acqua, il tutto iper puro. Questo scherma dalla radiazione dei raggi cosmici, della caverna, e dei materiali con cui è costruito tutto l’apparato. I neutrini del sole non interagiscono con tutta questa schermatura, e in genere neppure con lo scintillatore, ma ogni tanto (diciamo una trentina di volte al giorno, un numero piccolissimo rispetto all’enorme flusso di neutrini) un neutrino dà una spintarella a un elettrone, che inizia  a muoversi nello scintillatore, emettendo luce (per via della natura dello scintillatore), quindi si capisce che è avvenuta una interazione, perché questa debole luce viene vista dai fotomoltiplicatori che coprono l’interno della sfera di Borexino. 

GR: E il Cerio che ruolo ha in tutto questo?

FA: Il Cerio non c’entra nulla con quanto detto sino ad ora. Questo era Borexino come è stato concepito all’inizio. La storia di SOX invece non è tanto semplice, cerco di spiegarla. 

Quello che sappiamo sui neutrini è che esistono in tre `sapori’, o forse sarebbe meglio dire `aromi’, perché è la traduzione dall’inglese di `flavour’. Ovviamente questo non ha nulla a che fare con l’olfatto, è solo un modo pittoresco con cui i fisici identificano questi tre neutrini: quello dell’elettrone, quello del muone e quello del tau. Allora, poiché i neutrini hanno anche una massa, cosa che sospettavamo da tempo, ma abbiamo appurato solo da una qundicina d’anni, il fatto di avere una massa gli permette di cambiare `aroma’. Cioè se hai una sorgente che emette neutrini, mettiamo, di tipo “elettronico”, e se li riveli a una certa distanza, c’e’ una buona probabilità che tu riveli neutrini di un altro tipo. Questo fenomeno lo chiamiamo `oscillazione’ ed è un fenomeno legato alla meccanica quantistica, un po’ difficile da spiegare in una chiacchierata. Le oscillazioni di neutrini sono una delle ragioni per cui gli esperimenti che studiavano i neutrini del sole (come GALLEX/GNO) trovavano delle anomalie, ovvero vedevano meno neutrini del previsto. La ragione era che una frazione dei neutrini elettronici emessi dal sole `oscilla’ negli altri `flavour’. Quando finalmente sono stati realizzati esperimenti che sono sensibili a tutti e tre i sapori, si è visto che il Sole, all’inizio ingiustamente accusato di non emettere tutti i neutrini che pensavamo, non aveva nessuna colpa. 

Per studiare meglio queste oscillazioni, è da anni che si realizzano esperimenti con sorgenti artificiali di neutrini. Il caso più famoso e recente, almeno per noi è il fascio di neutrini dal CERN al Gran Sasso, che e’ stato in funzione dal 2006 al 2012, ma si era fatto già al CERN molto prima su distanze piu’ corte, si è fatto negli USA al FermiLab, e anche nei reattori nucleari, che sono un’ottima sorgente di antineutrini. Esistono infatti reattori attrezzati per ospitare dei rivelatori vicino al loro nucleo, che in combinazione con rivelatori piazzati più lontano, permettono di verificare e misurare il fenomeno delle oscillazioni. Allora, nella mole di dati, provenienti da vari esperimenti, che sono stati accumulati negli ultimi anni, esistono delle, diciamo, `anomalie’ che potrebbero, e dico potrebbero, essere compatibili con l’esistenza di un quarto sapore di neutrino, che pero’ sarebbe `sterile’, ovvero incapace di interagire, sia pure debolmente, con la materia, come invece fanno i suoi fratelli dei tre `sapori’ che conosciamo. 

GR: Questo neutrino non è stato rilevato sino ad ora?

FA: Al momento no. Ci sono queste anomalie che indicherebbero questa possibilità, ma con poca evidenza statistica, probabilmente si tratta di errori sistematici degli esperimenti. Spesso è difficile conoscere l’intensità delle sorgenti di neutrini con grandissima precisione, in più i rivelatori non sono ovviamente perfetti, e queste anomalie non è detto che siano dovute a nuova fisica,  potrebbero essere soltanto errori sperimentali. 

GR: E SOX vorrebbe studiare questo?

FA: Esatto, si vorrebbe mettere la parola fine, fare chiarezza, su questo problema. Si prende una sorgente di neutrini molto intensa, la si mette sotto Borexino, che è un ottimo rivelatore di neutrini, il migliore, senza dubbio, per questa ricerca. Se misura tutto quello che ci si aspetta allora tutto bene, se invece misura anch’esso un’anomalia significativa beh, quella sarebbe una bellissima scoperta, nuova fisica. 

GR: Chiarito l’aspetto fisico del perché si vuole fare questo esperimento, volendo dire due parole sullo scandalo che ha coinvolto SOX recentemente: cosa ne pensi?

In parte c’è una mancanza di comunicazione da parte dell’ente, e sono cose che bisognerebbe cercare di prevenire. È chiaro che se a una persona vado a dire “guarda, metteranno una sorgente di radiazione intensissima vicino a dove prendono la tua acqua potabile, vicino a casa tua, nessuno lo sa, è una cosa segreta”, beh anche io se non sapessi cosa c’è dietro mi preoccuperei. Solo che per fare buona comunicazione ci vogliono le risorse, ovvero soldi, persone, tempo e capacità specifiche. 

GR: Certo, è facile dire “facciamo comunicazione”.

I soldi per la ricerca in Italia sono sempre meno, e la burocrazia sempre più pesante. Gli enti di ricerca fanno un’enorme fatica a perseguire la loro missione, che e’ –appunto- fare ricerca di base. L’INFN, nonostante le difficoltà, continua a fare un lavoro di grande eccellenza internazionale,  ma pretendere che riesca nel contempo a fare comunicazione preventiva sul territorio in modo capillare ed efficace, forse è troppo. Come dicevo, ci vogliono le risorse.

Questo si somma a una grandissima facilità nel propagare notizie false, notizie che fanno leva sull’ignoranza delle persone. Ciò credo sia molto facilitato dalla presenza dei social media. 

Di fatto un esperimento molto simile è stato fatto negli anni 90 per l’esperimento GALLEX, hanno preso una sorgente di cromo-51, di intensità di fatto superiore  a quella di SOX, è stata portata al Gran Sasso e ci è rimasta per molte settimane. La situazione era del tutto analoga, le finalità erano diverse, allora si trattava di validare il funzionamento di GALLEX, ora invece si tratta di fare una misura per risolvere una domanda che potrebbe portare a nuova fisica, ma le modalità di effettuazione della misura sono molto simili.  La cosa fu fatta in totale sicurezza e nessuno si preoccupò all’epoca. La cosa è già stata fatta. 

La sorgente di cerio è sì molto intensa, ma l’intensità della sorgente non ha necessariamente a che fare con la sua pericolosità, questo cerio emette neutrini e nel farlo emette anche radiazione gamma, che se non fosse schermata sarebbe sicuramente pericolosa, ma come avrai letto ovunque è schermata da 20cm di tungsteno, una schermatura indistruttibile, neanche una bomba farebbe breccia in questo oggetto. La dose di radiazione che assorbiranno le persone che ci lavoreranno è ridicola, pari a un paio di radiografie dal dentista. Tutto è stato fatto con i criteri di massima sicurezza, i miei colleghi non vogliono certo farsi del male né mettere in pericolo nessun altro. Quindi davvero, non c’è nessun tipo di rischio. Per contro, sarebbe un grande danno scientifico non fare questa misura.

GR: Grazie della chiacchierata, è stata sicuramente utile a fare chiarezza.

FA: Lo spero! Grazie a te.