Neutrini (was Re: Luce)

From: Mario Sitta <sitta_at_toi3vs.to.infn.it>
Date: 1998/09/24

In article <6tp513$o2v$1_at_nslave1.tin.it>, "RedJack" <gstefa_at_tin.it> writes...
>
>Come fanno (esperimento Kamiokande)
>i protoni (forse erano i neutroni) che sono
>colpiti dai neutrini, a schizzare fuori dall'orbita
>del proprio atomo ad una velocit` superiore a quella
>della luce?
>L'ho letto su focus di ottobre!
>
>Scusate la mia ignoranza in materia ma non sono ancora
>neanche diplomato!

    Ciao RedJack e Alessandro,

    l'esperimento super-kamiokande (kamiokande = Kamioka [citta' giapponese]
    Nucleon Decay Experiment ; "super" perche' la versione attuale ne e' un
    ampliamento) e' un grosso cilindro (41m di altezza per 40m di diametro!)
    pieno d'acqua super-pura (50000 tonnelate); tutte le pareti sono rivestite
    di fotomoltiplicatori (11200) (rivelatori in grado di trasformare un
    segnale luminoso in uno elettrico). Il fenomeno su cui si basa la
    rivelazione delle particelle cariche al suo interno e' l'"effetto
    Cerenkov": quando una particella viaggia ad una velocita' superiore a
    quella della luce NEL MEZZO (pari a c/n , n indice di rifrazione), essa
    emette luce su una superficie conica nella direzione del moto, la cui
    apertura angolare e' funzione della sua velocita' (un esempio simile e'
    il bang supersonico, quando un oggetto viaggia a velocita' superiore a
    quella del suono nel mezzo). Rivelando questa luce con i
    fotomoltiplicatori e' possibile determinare velocita', direzione e, con
    un po' piu' di analisi, tipo di particella che l'ha generata (tipicamente
    elettroni o muoni).

    Kamiokande era nato per rivelare il decadimento del protone (fenomeno
    esotico previsto da talune teorie); attualmente svolge molte ricerche fra
    cui rivelazione di raggi cosmici, neutrini da collasso gravitazionale,
    e altre ancora piu' strane.

    Per quanto riguarda la massa del neutrino, la storia - sommariamente -
    e' questa. L'esperimento non puo' rivelare direttamente i neutrini
    (particelle neutre); ma alcuni neutrini atmosferici possono interagire al
    suo interno. Se cio' avviene, il neutrino scompare e al suo posto compare
    o un elettrone o un muone (ci sono 3 specie di neutrini, ognuno associato
    ad un leptone, elettrone, muone e tau; ogni neutrino puo' dar luogo solo
    al leptone cui corrisponde). Il fenomeno e' l'inverso di un decadimento
    beta: neutrino+protone = muone(elettrone)+neutrone. Praticamente cio' che
    si vede nel rivelatore e' una particella che sembra nascere dal nulla
    dall'interno del rivelatore; poiche' questa particella (non sempre, solo
    sotto certe condizioni) si muove a velocita' superiore a quella della luce
    nell'acqua, genera luce Cerenkov per mezzo della quale la si puo'
    identificare. Gli sperimentatori hanno misurato il rapporto fra il numero
    di eventi di neutrino muonico e il numero di eventi di neutrino
    elettronico, e hanno constatato che non corrisponde a quanto previsto
    dalle teorie standard. La spiegazione sta in un fenomeno esotico noto come
    "oscillazione dei neutrini"; questo fenomeno e' possibile solo se i
    neutrini hanno masse diverse: siccome e' stata osservata, ALMENO UN
    NEUTRINO ha massa (quando spiego questo fenomeno, mi piace ricordare che
    se l'oscillazione non fosse stata osservata, questo non implicherebbe che
    la massa del neutrino e' nulla, ma solo che sono tutte uguali, oppure che
    l'angolo di mixing... scusate, mi sto complicando). Si tratta pero' di
    masse estremamente piccole, dell'ordine di un miliardesimo della massa
    dell'elettrone.

    Non so cosa tu abbia letto, ma a) non si tratta di protoni o neutroni
    estratti da atomi ma muoni o elettroni creati dalla scomparsa di un
    neutrino, e b) vanno a velocita' superiore a quella della luce NELL'ACQUA.

    Mi corre l'obbligo di ricordare pero' che il fenomeno e' stato confermato
    (se non addirittura per certi versi preceduto) e con una tecnica del tutto
    diversa da un esperimento Italo-Americano ai Laboratori del Gran Sasso, nel
    quale mi onoro di lavorare: MACRO.

In article <360380B4.9FA5A632_at_hotmail.com>, a_pecci_at_hotmail.com writes...
>
>A proposito di neutrini, qualcuno sa a che punto h l'esperimento
>CERN-Gran Sasso? Avevo sentito qualcosa di un imminente prova importante
>qualche mese fa, ma non sono piy aggiornato....
>
>Alessandro
>
>RedJack wrote:
>
>> Come fanno (esperimento Kamiokande)......

    Si spera che si faccia un esperimento che "spara" neutrini dal CERN, che
    vengono rivelati da esperimenti al Gran Sasso. In questo modo e' possibile
    studiare meglio le oscillazioni di neutrino e quindi la loro massa. Finora
    pero' non si e' fatta nessuna prova, ma solo degli studi di fattibilita' da
    entrambe le parti.


    Per ovvie necessita' di spazio non ho spiegato nei dettagli molti argomenti
    che ho menzionato. Se qualcuno fosse interessato a saperne di piu',
    chiedete e appena ho tempo rispondero'.

    Ciao
                                        Mario

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 Mario Sitta
 Department of Physics E-mail (DECnet) : VAXTO::SITTA
 University of Turin and INFN E-mail (Internet): sitta_at_to.infn.it


         Nature and Nature's Laws lay hid in the Night,
         God said: "Let Newton be", and All was Light.
                                             (Alexander Pope)
Received on Thu Sep 24 1998 - 00:00:00 CEST