Mantello e Neutrini

- Come sappiamo, la Terra produce calore.- Questo è confermato da esperienze che appartengono alla nostra vita quotidiana, come:  a) Terremoti  b) Eruzioni vulcaniche c) Sorgenti termali

- Ma qual è l'origine del calore terrestre?La risposta può essere

trovata nella radioattività

Essa fornisce il maggior contributo alla dose collettiva ricevuta dalla popolazione mondiale

- Nella radioattività naturale si distinguono due componenti: a) Componente terrestre radionuclidi primordialib) Componete extra-terrestre raggi cosmici radionuclidi cosmogenici                                   

- Tra i radionuclidi primordiali troviamo le famiglie radioattive dell'Uranio e del Torio, le più importanti. - La Terra contiene piccole tracce delle catene radioattive di Uranio e Torio, questo fatto ha due conseguenze importanti: 

1) La Terra emette calore2) La Terra emette neutrini

Decadimento Beta

- L'esperimento Borexino ha svolto un ruolo importante nella ricerca di neutrini solari ed ha permesso di scoprire che la Terra è un'altra sorgente di neutrini.

- Borexino è un esperimento finalizzato allo studio delle caratteristiche dei neutrini.- I neutrini si generano nelle reazioni nucleari o nei decadimenti radioattivi.

Esperimento Borexino

 - Ne esistono tre tipi:

- La radioattività degli strumenti deve essere molto più bassa di quella normalmente esistente in natura.- Lo scopo dell'esperimento è rivelare i flussi di neutrini prodotti dalle reazioni nucleari del sole fra 0.25 e 16 MeV. - Proprio per questo l'esperimento risulta valido sia per la fisica del neutrino sia per quella solare.

- Le componenti di Uranio e Torio sono diverse dal punto di vista energetico - Il più importante fondo di rivelazione di neutrini terrestri è il flusso di antineutrini.- Negli ultimi anni Borexino è riuscito a compiere un decisivo passo avanti nel campo dell’osservazione grazie a due fattori: a) la radiopurezza (fino a una contaminazione di Uranio e Torio pari a 10-9 Bq/Kg) b) l’inferiore flusso di fondo dei reattori nucleari europei al Gran Sasso

- Borexino è riuscito a discriminare il contenuto di Uranio e di Torio della Crosta da quello del Mantello. - La valutazione preliminare del calore radiogenico prodotto coinvolge non solo le misure dei neutrini di Borexino ma anche il modello geologico terrestre.

- Al momento ci sono ancora incertezze sia fisiche che geologiche, ma la stima ottenuta è compatibile con il calore emesso dalla Terra (47 TW). - Potrebbe essere vero che la Terra emette energia esclusivamenteper il decadimento radioattivo degli elementi.

Decadimento Alfa- Il decadimento alfa è un tipo di decadimento radioattivo, ovvero un processo per cui atomi instabili si trasformano in atomi di un altro elemento avente numero atomico inferiore.

Esperimento 1.Rilevatore a tracce- Scopo dell’esperimento: rilevare la radioattività naturale prodotta dal Radon.- Materiali e strumenti: a) campioni di granitob) vetrini CR39c) microscopio + telecamera

USBd) “friggitrice” (ovvero bagno

termostatico)

- Procedimento: a) fase di rivelazioneb) fase di attacco chimicoc) fase di lettura e

conteggio tracce

Campione 1.

Campione 2.

Campione 3.

Campione 4.

Campione 5.

Esperimento 2.Camera a Nebbia

- Scopo dell’esperimento: le camere a nebbia sono state usate per identificare le particelle dagli anni ‘20 fino agli anni ‘60 e la loro evoluzione tecnologica, cioè le camere a bolle. - Strumenti: esistono due tipi di camere a nebbia:a) a diffusioneb) a espansione

- Struttura: La camera a nebbia a diffusione consiste in una scatola con una base, costituita da una lastra di ferro al carbonio, e un basamento di polistirolo compresso. Inoltre le basi superiore e inferiore si trovano a temperature nettamente differenti. La camera a nebbia viene riempita da un gas costituito da aria satura con un vapore (alcool).

- Procedimento: La miscela aria-vapore contenuta all’interno si raffredda durante la diffusione verso il basso e diventa super‐satura.A questo punto, il passaggio della particella carica condensa il vapore in piccole gocce producendo delle tracce visibili.

Le tracce vengono poi osservate utilizzando lampade led (con carica ad induzione elettromagnetica) dalla luce bluastra che esalta particolarmente il colore bianco delle tracce.

Esperimento 3.Contatore Geiger

- Scopo dell’esperimento: contare il numero di radiazioni (alfa, beta, X, gamma) che attraversano il volume sensibile di un contatore Geiger-Müller.- Strumenti: contatore Geiger-Müller

- Struttura: il contatore è costituito da un tubo contenente un gas a bassa pressione e un filo metallico, isolato dal tubo stesso, e teso lungo l'asse del tubo.

- Procedimento: tra il filo e il tubo si stabilisce una differenza di potenziale (sui 1000 volt), attraverso una resistenza, in modo da creare un campo elettrico all’interno del tubo stesso. Quando la radiazione attraversa il gas contenuto nel tubo, lo ionizza producendo una scarica elettrica, registrando un conteggio. In assenza di una specifica sorgente radioattiva, il tubo di Geiger-Müller registra i conteggi dovuti alla radioattività dell’ambiente in cui esso si trova (fondo di conteggi ambientale).

Lavoro svolto da:

Susanna Governo,

Arianna Pagano, Elisabetta

Aziani, Ludovico Bentel e Alessia

Carbone5^B scientifico