Questo articolo è inserito nella pagina d'archivio "Record cosmici"

Il telescopio sottomarino KM3NeT, anche se non ancora completato, ha già permesso di rilevare il neutrino con l'energia più elevata mai osservata finora. Forse è un neutrino nato dalla radiazione cosmica di fondo.

A una profondità di 3400 metri, al largo di Capo Passero, in Sicilia, sono inserite una serie di 230 fasce verticali  lunghe 700 metri alle quali sono appesi dei fotorilevatori capaci di "guardare" in ogni direzione attorno ad essi.  Il tutto forma un reticolato a forma di  “cubo” di 1 km di lato, che è chiamato proprio KM3NeT (Telescopio Neutrinico da 1 Km cubico). Poi, non resta che aspettare… Qualsiasi fenomeno luminoso non può che attivare i suoi "occhi" molto speciali.

Invece di pesci, questa "rete" vuole catturare neutrini, soprattutto quelli ad altissima energia. La sua costruzione non è ancora terminata, ma è già giunto un risultato  -forse- insperabile.

Ovviamente, il telescopio non cattura realmente il neutrino, ma ciò che esso ha prodotto nel suo viaggio. In particolare, il neutrino incontra l’acqua e produce un muone  (elettrone particolarmente “pesante”) che conserva un’energia sufficiente a farsi notare. Come? Esso viaggia a velocità inferiore a quella dei fotoni nel vuoto (Einstein non deve, perciò,  arrabbiarsi), ma, comunque, superiore a quella degli stessi fotoni quando incontrano l’acqua.

Il muone interagisce con le molecole dell’acqua interne al “cubo”, obbligando gli elettroni ad eccitarsi producendo una violenta luce azzurra attraverso quello che viene chiamato effetto Cherenkov (ne avevamo parlato QUI).

I rilevatori del telescopio acquatico  (che sono, in pratica, dei fotomoliplicatori) la registrano e riescono a valutare l’energia prodotta nella catena di eventi, fino a quella del neutrino originario. Ebbene, nel febbraio del 2023 è stato osservato questo effetto che ha valutato, dopo calcoli elaborati e raffinatissimi, un'energia iniziale mostruosamente grande, mai registrata finora: 220 PeV, che supera di 30 volte l’energia di qualsiasi neutrino osservato finora (Il PeV equivale a cento milioni di miliardi di eV).

Dove e come è nato il neutrino che ha dato luogo alla catena di eventi che hanno portato alla luce azzurra? Data l’energia posseduta, la sua origine è sicuramente legata a fenomeni estremi, non ultimo quello dovuta alla collisione di un fotone  proveniente dalla radiazione cosmica di fondo con un fascio di raggi cosmici enormemente energetici. In altre parole, quello che viene chiamato neutrino cosmogenico. Un tipo di neutrino solo ipotizzato che sembra essere, ora, confermato.

Come già detto, ci sono voluti due anni per investigare a fondo i segnali ottenuti nel febbraio del 2023, ma il cubo magico sembra proprio in grado di portarci informazioni risalenti agli albori dell’Universo e valutarne le mostruose energie in gioco.

Ricordiamo che i neutrini  che si originano nella nostra atmosfera, ben più numerosi, hanno energie mille volte più basse dei 220 PeV dell’evento del 2023.  Lo schema che segue mostra i vari tipi di neutrini, con la loro energia (ascisse) e col flusso aspettato (ordinate). KM3Net scandaglia la parte bassa a destra, quella relativa ai "pochi" neutrini ultra energetici. La prima parte del grafico (in alto a sinistra) riporta la possibile esistenza di neutrini fossili, prodottisi direttamente nel Big Bang, che, però, hanno un energia molto bassa, per i quali sarebbero necessari rilevatori al momento irrealizzabili.

Neutrini e onde gravitazionali primordiali: gli unici eventi capaci di darci informazioni sull'Universo precedente il rumore cosmico di fondo.

Buona pesca, caro cubo sottomarino!

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