La mappa dei neutrini del mondo espone l'attività nucleare ovunque stia accadendo

Per quanto riguarda le scoperte utili, il neutrino non sembrava promettente. Queste particelle spettrali sono prodotte dal sole, dagli elementi radioattivi e dai reattori nucleari, dai quali accelerano verso l'esterno con carica zero, quasi nessuna massa e una quasi completa indifferenza per la materia.

Questa prima mappa in assoluto delle emissioni globali di neutrini mette in evidenza le concentrazioni di elementi radioattivi naturali e la fissione nucleare artificiale.

La scorsa settimana, gli scienziati hanno rilasciato una mappa mostrando come sarebbe il mondo se potessimo vedere tutti i miliardi e miliardi di neutrini che emanano dalla superficie del pianeta ogni secondo. Si scopre che la natura incontenibile dei neutrini è potenzialmente dannosa se stai cercando di nascondere qualcosa che sta succedendo in una centrale nucleare, ma buona se vuoi monitorare le attività nucleari di altre persone. Le macchie scure sulla mappa indicano reattori nucleari e parti della crosta terrestre ricche di uranio radioattivo e torio, che emettono neutrini quando decadono.

La tecnologia per rilevare le tracce di neutrini inafferrabili ha continuato a migliorare dal primo rilevamento ufficiale nel 1956 presso l'impianto nucleare di Savannah River nella Carolina del Sud. Sebbene la maggior parte dei rivelatori sia stata costruita con l'obiettivo di studiare la natura e il comportamento dei neutrini, gli scienziati stanno iniziando a considerare l'utilizzo di rivelatori di neutrini per sondare l'interno della terra e monitorare le attività nucleari.

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La mappa, pubblicata in Rapporti scientifici sulla natura , è stato creato utilizzando segnali di neutrini catturati in due rivelatori, uno in Italia e uno in Giappone, afferma William McDonough, geofisico dell'Università del Maryland e coautore dell'articolo. Il resto della mappa è stato costruito utilizzando i dati sulla composizione e la densità della crosta terrestre e sulla posizione dei reattori mondiali.

Macchie scure appaiono intorno alle catene montuose dove c'è molto decadimento radioattivo naturale, dice. L'Himalaya è responsabile di un'enorme macchia scura sull'Asia meridionale. Alcuni dei punti oscuri sono i reattori, soprattutto in Francia. (Tecnicamente, quelli delle centrali nucleari sono chiamati antineutrini, la controparte di antimateria dei neutrini, ma le differenze tra i due tipi di particelle sono ancora in fase di elaborazione.)

Ciò che rende i neutrini rilevabili è il fatto che ce ne sono molti. I rivelatori utilizzano serbatoi di olio minerale grandi quanto un condominio, attraverso i quali migliaia di miliardi di neutrini passano senza ostacoli ogni secondo. Ma ogni tanto uno di loro colpisce il nucleo di un atomo di idrogeno, annichilando un protone e lasciando dietro di sé altre particelle, un positrone e un neutrone, che registreranno un segnale.

Trovare reattori clandestini non è importante quanto monitorare quelli conosciuti, afferma il fisico Patrick Huber della Virginia Tech. I reattori emanano calore che può essere rilevato facilmente con i satelliti sensibili agli infrarossi. Sapevamo dove si trovano tutti i reattori sovietici e ora sappiamo dove si trovano in Russia e Corea del Nord. Quello che non sempre sappiamo è come e quando vengono utilizzati.

In qualsiasi paese in cui i trattati internazionali consentono l'accesso, dice Huber, piccoli rivelatori di neutrini delle dimensioni di un frigorifero potrebbero essere posizionati nelle vicinanze per rivelare se i reattori sono stati accesi o spenti inaspettatamente. Inoltre, dice, i neutrini provenienti da fonti diverse hanno una firma energetica distintiva, che può essere usata per distinguere il plutonio dall'uranio e forse per rivelare se qualcuno ha deviato il plutonio da un reattore nucleare.

Un enorme rivelatore di neutrini potrebbe anche rivelarsi utile per il monitoraggio globale, afferma Lindley Winslow, un fisico di neutrini al MIT che non faceva parte del gruppo di mappe. C'è un mega-rilevatore chiamato Juno che dovrebbe essere avviato in Cina nel 2020, dice, anche se mira principalmente a rispondere a domande fondamentali sulla natura dell'universo. La differenza tra neutrini e antineutrini potrebbe contenere la risposta al motivo per cui l'universo ha prodotto più materia che antimateria, consentendo così al mondo di esistere, dice.

Quelle grandi domande sulla natura dell'esistenza hanno guidato il progresso della tecnologia di rilevamento dei neutrini, dice Huber, ma è felice che lo sforzo possa far avanzare la sicurezza nucleare. Quando diventi un fisico delle particelle presumi che quello che farai sarà tutto in una torre d'avorio... che sarà tutta scienza di base senza applicazioni pratiche, dice. Ma come puoi vedere, non è del tutto vero.

Questa storia è stata aggiornata il 15 settembre per correggere l'anno e lo stato della prima osservazione del neutrino.

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