(AGENPARL) - Roma, 12 Settembre 2023 - (AGENPARL) – mar 12 settembre 2023 COMUNICATO STAMPA
12 settembre 2023
COME FUNZIONA IL SOLE SPIEGATO DA GALLEX E BOREXINO
SIMPOSIO INTERNAZIONALE LA FISICA DEI NEUTRINI SOLARI AI LABORATORI NAZIONALI DEL GRAN SASSO
Se non ci fossero stati loro, non conosceremmo il Sole come lo conosciamo oggi: è grazie a Gallex e Borexino, gli
esperimenti per rivelare i neutrini solari che hanno operato nelle sale sperimentali sotterranee dei Laboratori
Nazionali del Gran Sasso dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, se sappiamo spiegare come funziona la
nostra stella. Si deve alle loro misure uniche la prima osservazione e prova sperimentale dei processi che
alimentano il Sole, che gli consentono di brillare, di illuminare e di scaldare la Terra, rendendola l’ambiente
ideale per la vita.
Per celebrare le scoperte di Gallex e Borexino e il fondamentale contributo portato alla fisica dagli scienziati che
li hanno ideati e guidati, si è tenuto, oggi, martedì 12 settembre, nella sede dell’Accademia Nazionale dei Lincei a
Roma, il Simposio Internazionale “Solar Neutrino Physics at LNGS”.
All’evento sono intervenuti Giorgio Parisi, Premio Nobel per la Fisica e vicepresidente dell’Accademia Nazionale
dei Lincei, Gianpaolo Bellini, professore emerito all’Università di Milano e ricercatore emerito all’INFN, ideatore
e per molti anni coordinatore del progetto Borexino, Till Kirsten, scienziato del Max Planck Institute e iniziatore
del progetto Gallex, Luciano Maiani, accademico dei Lincei, professore emerito alla Sapienza Università di Roma
e ricercatore emerito all’INFN di cui è stato presidente negli anni della fondazione del progetto Borexino, Alexei
Smimov, fisico del Max Planck Institute e dell’International Center for Theoretical Physics di Trieste, Wick
Haxton, professore alla California University, Lucia Votano, ricercatrice emerita dell’INFN e già direttrice dei
Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Hanno coordinano i lavori Marco Pallavicini, vicepresidente dell’INFN e cocoordinatore di Borexino, ed Ezio Previtali, direttore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso.
“Lo studio dei neutrini solari è stato, per la fisica delle particelle e l’astrofisica, un’avventura scientifica durata
oltre 60 anni. Questa ricerca ha avuto nella costruzione e ottimizzazione dei laboratori sotterranei un aspetto
fondamentale e necessario”, sottolinea Ezio Previtali. “In particolare, la realizzazione dei Laboratori Nazionali del
Gran Sasso da parte dell’INFN ha garantito il corretto spazio di ricerca nel quale affrontare in maniera adeguata
questo tipo di studi. In questo contesto, Gallex e Borexino, la cui realizzazione all’interno dei LNGS ha preso
avvio subito dopo la realizzazione dei laboratori sotterranei stessi, sono stati due esperimenti cruciali che hanno
permesso di analizzare in ogni dettaglio i meccanismi che generano energia all’interno del Sole e hanno
consentito di identificare importanti aspetti connessi alla fisica del neutrino. Possiamo oggi dire che la saga dei
neutrini solari può dirsi completata grazie a questi esperimenti, che sono da considerarsi una pietra miliare per
tutta l’attuale fisica delle particelle”, conclude Previtali.
L’ESPERIMENTO BOREXINO
Ideato alla fine degli anni ’80 da Gianpaolo Bellini e Raju Raghavan, e realizzato con l’importante contributo
statunitense guidato da Frank Calaprice, Borexino è stato frutto di una grande collaborazione internazionale, cui
hanno partecipato, oltre a Italia e Stati Uniti, Francia, Germania, Polonia, Regno Unito, Russia e Ucraina. Il
progetto è durato 31 anni: 14 anni di presa dati, preceduti da un lungo lavoro per la sua costruzione, che ha
richiesto 17 anni di sviluppo, soprattutto al fine di purificare i materiali utilizzati a un livello mai raggiunto prima.
Questo ha fatto di Borexino un esperimento di ineguagliata sensibilità nel suo campo di ricerca, permettendogli
di misurare tutte le più importanti reazioni nucleari nel Sole dall’interno della sala C dei Laboratori Nazionali del
Gran Sasso, dal 2008 al 2021.
L’esperimento Borexino è noto in tutto il mondo, grazie ai suoi risultati scientifici. Dai dati raccolti sappiamo, per
esempio, che la nostra stella gode di ottima salute: l’esperimento è, infatti, riuscito a misurare l’energia prodotta
dalla nostra stella, nel momento stesso in cui questa viene generata. Borexino ha raggiunto risultati scientifici
unici e di grandissimo valore, che sono andati anche oltre quanto previsto in fase di progettazione
dell’esperimento: la rivelazione dei neutrini prodotti nella catena nucleare protone-protone che produce il 99%
dell’energia del Sole (2014); nel 2020 la prima osservazione dei neutrini provenienti dal ciclo CNO (carbonioazoto-ossigeno) del Sole che riveste grande importanza per le stelle di grande massa. Entrambe queste scoperte
sono valse all’esperimento le copertine di riviste scientifiche internazionali tra le più autorevoli e l’inserimento
nella Top Ten dei maggiori risultati di fisica dalla rivista Physics World. Rilevante, inoltre, il contributo che
Borexino ha dato anche alla geofisica: sin dal 2010 l’esperimento è stato in grado di rivelare i cosiddetti
geoneutrini, ossia i neutrini prodotti dai decadimenti radioattivi nelle rocce del mantello terrestre, dimostrando
che una parte considerevole del calore prodotto all’interno della Terra deriva dal decadimento radioattivo
dell’uranio-238 e del torio-232 presenti nel suo mantello. Infine, sono da ricordare l’osservazione del fenomeno
delle oscillazioni dei neutrini, che Borexino è riuscito a ottenere data la sua possibilità di misurare neutrini di
bassissima energia, e la misura dell’orbita terrestre attraverso la variazione stagionale del flusso di neutrini solari
dovuta alla eccentricità dell’orbita stessa. Borexino è riuscito a ottenere questi risultati grazie alle tecnologie di
frontiera che sono state specificatamente sviluppate allo scopo, raggiungendo limiti di purezza che lo rendono il
rivelatore più radiopuro mai realizzato.
“Quella di Borexino è stata una lunga e gloriosa storia: il progetto ha richiesto complessivamente 31 anni di
lavoro, 17 per costruire il rivelatore e 14 per raccogliere i dati e analizzarli”, spiega Gianpaolo Bellini. “Nel lungo
periodo necessario alla costruzione sono stati sviluppati i metodi che hanno permesso di ottenere la
radiopurezza record dello scintillatore, e di approntare un rivelatore capace di mantenere tale radiopurezza:
nulla è standard in Borexino, praticamente tutto è stato sviluppato ad hoc. Questo ha permesso a Borexino di
essere un esperimento unico, ancora mai eguagliato da nessun altro esperimento, ed è stata la chiave che ha
permesso di ottenere risultati che hanno fatto la storia della fisica del Sole e delle stelle, e dei neutrini”,
conclude Bellini.
L’ESPERIMENTO GALLEX
In funzione tra il 1991 e il 1997 all’interno della sala A dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, Gallex fu
concepito per fornire una più accurata osservazione del flusso dei neutrini solari prodotti dalla principale
sequenza di reazioni che dà energia al Sole, la catena protone-protone. Ciò ha permesso una prima misura di
precisione del flusso dei neutrini provenienti dal Sole. Negli anni GALLEX è riuscito a “contare” i neutrini
sfruttando la capacità di queste particelle di trasformare il gallio (sotto forma di cloruro liquido) in germanio. Un
contenitore racchiudeva 30 tonnellate di cloruro di gallio, una massa sufficiente per produrre un atomo di
germanio al giorno a seguito dell’interazione di un neutrino su gallio. Il conteggio degli atomi di germanio
prodotti, frutto di sofisticate tecniche radiochimiche, consentiva di quantificare il flusso di neutrini registrato.
Questo risultato confermava il deficit nel flusso di neutrini già osservato da esperimenti negli USA e in Giappone.
Il deficit, conosciuto come problema dei neutrini solari, sappiamo ora essere dovuto all’esistenza del fenomeno
delle oscillazioni, per cui i neutrini prodotti nel Sole di tipo elettronico, durante il loro viaggio verso la Terra
cambiano tipologia trasformandosi in neutrini di altre specie.
GIANPAOLO BELLINI
Professore dell’Università degli Studi di Milano e ricercatore dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, con
la sua attività scientifica ha fornito contributi originali in diversi campi della fisica delle particelle elementari:
risonanze delle particelle (Particle Resonances), collisioni di particelle ad alta energia su nuclei complessi (HighEnergy Particle Collisions on complex Nuclei), sapori pesanti (Heavy Flavours) e fisica del neutrino. Bellini ha
fondato assieme a Frank Calaprice il progetto Borexino, che ha guidato per oltre vent’anni. Nel corso della sua
carriera scientifica, Gianpaolo Bellini è stato ricercatore sperimentale in fisica delle particelle elementari,
responsabile di un vasto gruppo di ricerca presso il Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Milano e
dell’INFN. Ha svolto ricerche sperimentali all’acceleratore Serpukhov nel centro di fisica delle alte energie in
URSS. Inoltre, è stato visiting scientist presso il CERN a Ginevra e il Fermilab a Chicago, dove ha condotto diversi
esperimenti. Bellini è stato membro del Consiglio della Società Europea di Fisica e dell’ECFA (European
Committee for Future Accelerators), direttore del programma dell’INFN Superconduttività Applicata per R&D e
per la costruzione di prototipi di cavità superconduttive per LEP2, dei dipoli di LHC e per lo sviluppo di tecniche
innovative per cavità superconduttive. Oltre agli incarichi scientifici, Bellini ha ricoperto anche importanti
incarichi istituzionali: dal 1973 al 1994 è stato membro del Consiglio Direttivo dell’INFN, dal 1983 al 1989
membro della Giunta Esecutiva e nel 1988-1989 vicepresidente dell’Istituto, mentre nel 2005 è stato membro
del gruppo di esperti di fisica del comitato nazionale per la valutazione della ricerca scientifica in Italia.
Gianpaolo Bellini è autore di oltre 250 pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali e negli atti di conferenze
internazionali. Ha inoltre curato dieci volumi sulla fisica delle particelle elementari e cinque volumi di fisica per
l’università. La carriera scientifica di Gianpaolo Bellini è stata internazionalmente celebrata con molti prestigiosi
riconoscimenti, tra cui il Premio Bruno Pontecorvo di JINR (Joint Institute for Nuclear Research), il Premio Fermi
della SIF (Società Italiana di Fisica) e il Premio Cocconi della EPS (European Physical Society).
TILL KIRSTEN
Ha studiato fisica presso l’Università di Göttingen e l’Università di Heidelberg, dove ha conseguito la laurea nel
1964 con Wolfgang Gentner. Dal 1966 al 1968 è stato al Brookhaven National Laboratory, poi, dal 1975, è stato
professore associato presso l’Università di Heidelberg, dove si è occupato particolarmente della determinazione
degli isotopi e dell’età di campioni extraterrestri, ad esempio di meteoriti e campioni lunari (è stato coinvolto nel
Programma Lunare della NASA come Principal Investigator dal 1971). Kirsten è è stato ricercatore associato
presso l’Istituto Max Planck di fisica nucleare di Heidelberg, dove è stato capogruppo di lavoro dal 1970. È stato
responsabile del progetto GALLEX, per la rilevazione dei neutrini solari ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso,
dove ha rilevato per la prima volta i neutrini pp prodotti dalla fusione dei nuclei di idrogeno (protoni) nel Sole.
Per la sua scoperta, negli anni ’60, del doppio decadimento beta al Brookhaven National Laboratory
(indirettamente dallo studio dei minerali di selenio e tellurio) ha ricevuto il Premio Röntgen dall’Università di
Giessen nel 1970, oltre a molti altri prestigiosi riconoscimenti internazionali.
BOREXINO, ARCHIVIO NOTIZIE SU RISULTATI E RICONOSCIMENTI
31 maggio 2021 A BOREXINO IL PRESTIGIOSO COCCONI PRIZE 2021
25 novembre 2020 BOREXINO OTTIENE LA PRIMA PROVA SPERIMENTALE DI COME BRILLANO LE STELLE MASSIVE
22 gennaio 2020 I GEONEUTRINI CONFERMANO CHE SIAMO APPOGGIATI SU UN MANTELLO DI URANIO E TORIO
4 settembre 2017 BUON COMPLEANNO, BOREXINO!
24 lugio 2017 IL PREMIO ENRICO FERMI DELLA SIF VA ALLE SCOPERTE SUI NEUTRINI CONDOTTE AI LNGS
28 settembre 2016 CONSEGNATO A DUBNA A GIANPAOLO BELLINI IL PREMIO PONTECORVO 2016
4 agosto 2015 DAI GEONEUTRINI CATTURATI DA BOREXINO LA CONFERMA CHE VIVIAMO SU UNA STUFA
18 dicembre 2014 BOREXINO NELLA TOP TEN
24 agosto 2014 IL SOLE VISTO IN TEMPO REALE DA BOREXINO
12 marzo 2013 SIAMO SEDUTI SU UN MARE DI URANIO E TORIO
10 maggio 2012 BOREXINO VEDE IL MOTORE DELLE STELLE
13 aprile 2011 AL GRAN SASSO UN’ANTENNA IN ASCOLTO DEL SOLE
2 marzo 2010 PRIMO SGUARDO AL CENTRO DELLA TERRA DALLE VISCERE DEL GRAN SASSO