Come possiamo rilevare i neutrini?

Cosa abbiamo imparato finora? Sappiamo che:

  • i neutrini possono provenire più o meno da ogni parte
  • ci sono MOLTISSIMI neutrini tutt’intorno a noi

Questo dovrebbe rendere facile vederli, giusto? Sfortunatamente, non lo è… Ricorda che abbiamo detto che i neutrini interagiscono solo debolmente con la materia che ci circonda! Ciò significa che abbiamo bisogno di rilevatori di neutrini giganteschi per poterne vedere solo alcuni.

Prendiamo per esempio i nostri rilevatori: KM3NeT / ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss) è alto come un edificio di 60 piani (presumibilmente più alto… della tua casa?), mentre KM3NeT / ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) raggiunge più del doppio dell’altezza della Torre Eiffel e occuperà una superficie equivalente a centinaia di campi da calcio. Impressionante, vero? Sono necessari dispositivi così grandi per aumentare la nostra possibilità di catturare qualche neutrino.

Ma come facciamo a catturarli? Dobbiamo aspettare che un neutrino collida con la materia che circonda i nostri rilevatori. Se il neutrino incontra, ad esempio, un protone, può scomparire per produrre una particella carica che conosciamo bene, ad es. un elettrone. I neutrini di sapori diversi potrebbero produrre un muone o un tauone (che possono essere visti come specie di elettroni pesanti). Queste particelle cariche possono viaggiare molto più velocemente della luce nell’acqua (ricorda: la luce nell’acqua è più lenta della luce nel vuoto!), e quando ciò accade producono una luce blu chiamata radiazione Cherenkov.

Per assicurarci che possiamo catturare un neutrino, i nostri rilevatori sono dotati di migliaia di sensori in grado di rilevare questa radiazione Cherenkov.

In totale, i nostri rilevatori KM3NeT avranno più di 2.000 sensori ciascuno, disposti su strutture verticali ancorate sul fondo del mare. Contiamo di installare in totale 6.210 sensori e ciascuno di essi avrà 31 dispositivi chiamati fotomoltiplicatori, i sensibilissimi occhi in grado di vedere la luce Cherenkov.

Riesci ad immaginarti 190.000 occhi che scrutano gli abissi più profondi e bui del Mediterraneo in cerca dei segnali di neutrini?