Neutrini, antineutrini

e radioattività ambientale

Università di Ferrara

Dipartimento di Fisica

Slava Chubakov – Gianni Fiorentini – Fabio Mantovani –

Barbara Ricci – Gerti Xhixha – Merita Xhixha – Shyti Manjola

Università di Ferrara

Dipartimento di FisicaNeutrini ed antineutrini

Sorgenti

Modelli

..., =Φ ννThesis opportunity

Università di Ferrara

Dipartimento di FisicaBorexino collaboration

Ferrara

Università di Ferrara

Dipartimento di FisicaBorexino experiment

Thesis opportunity

(PhD – LM)

Università di Ferrara

Dipartimento di FisicaBorexino is running

• Detection reaction in LS (no directionality):

Elastic scattering:

Inverse beta reaction:

• Energy spectroscopy: 7Be, 8B, pp, CNO, Geo-ν , Reactor-ν, Bk

−− +ν→+ν ee

MeV8.1nep −+→+ν +

Thesis opportunity (PhD – LM)

May 2007

Università di Ferrara

Dipartimento di Fisica

* In collaborazione con S. Degl’Innocenti (Pisa) e F.L. Villante (L’Aquila)

Modelli solari e neutrini solari *

• Il sole brucia idrogeno in elio producendo neutrini elettronici:

4p+2e- -> 4He + 2νe + Q Q ≈ 27 MeV

• queste particelle sono ‘sonde’ dell’interno della stella

• flusso di neutrini solari sulla terra:

Φ≈2 Ko / Q ≈ 6 1010 neutrini/cm2/sec Ko ≈ 1KW/m2

• Stime piu’ precise e spettro energetico si ottengono

sviluppando ‘modelli solari’.

• Modello solare: “A Standard Solar Model is one model which

reproduces, within uncertainties, the observed properties of the

Sun, by adopting a set of physical and chemical inputs chosen

within the range of their uncertainties”. [Bahcall (1995)]

2r

3 r4L

Tρ

ac43

drdT

πκ−=

•First 1-5) is solved for a given Xi (r) [5 eqs and 5 unknowns:can be solved if we know κ(ρ T Xi) and ε(ρT Xi)]•Next 6) is applied for a step ∆t and the new values for Xi(r) is used to solve again 1-5) •Usually solved numerically with stellar evolutionary codes (FRANEC)

ρr4drdM 2π=

) XT, ρ,(PP i=

ε ρr4drdL 2π=

><−><= ∑∑

kik

jij svsv

ρ

m

dt

dX ii

Università di Ferrara

Dipartimento di FisicaSolar Model 1: basic equations

1)Hydrostatic equilibrium

2)Continuity equation

3)Transport equation

4)Energy Production

5)Equation of state

6)Time evolution

spati

al sy

stem

2r

rρGM

drdP −=

Università di Ferrara

Dipartimento di FisicaSolar Model 2: results

• To build a Sun one has to solve the equations of stellar equilibrium in order to reproduce Lo, Ro and Z/Xo at the solar age.

• Comparison with exp. data (Borexino + SNO) on 8B and 7Be neutrino fluxes

• Open problem:

the solar photospheric composition

Università di Ferrara

Dipartimento di Fisica

* In collaborazione con S. Degl’Innocenti (Pisa) e F.L. Villante (L’Aquila)

Solar Model 3: analytical approach

• Trying to solve the equation of stellar equilibrium without using the evolutionary code, in order o get:– a better knowledge of the effects of the differents

astrophysical inputs (opacity, cross sections ...) on the solar observables (neutrinos, sound speed profile…)

– analysis of the properties of non standard solar models

• Comparison of these analytical solutions with the predictions of FRANEC are in agreement (differences at the level of few percent)

Spp *1.1

mod

–ss

m /

ssm

P redT blackL greenM blue

FRANEC: dashedlinearized: join

R/Ro

• Refinement of the analytical procedure • By using both analytical and numerical

procedure we would like :– to study of the effect of some exotic particles

accumulating in the solar core on solar properties

Università di Ferrara

Dipartimento di FisicaSolar Model 3: future plans

– to perform a detailed analysis of opacity and chemical composition in the solar interior

Università di Ferrara

Dipartimento di Fisica

Le principali sorgenti della

radioattività ambientale

Università di Ferrara

Dipartimento di FisicaPerché è importante conoscere

la radioattività ambientale?

• Monitoraggio della radioattività naturale e degli isotopi

radioattivi artificiali

• Studio dei processi geochimici riguardanti isotopi radioattivi

(U, Th e 40K) presenti nelle rocce

• Elaborazione di carte tematiche del contenuto di radioattività

del territorio in linea con le direttive europee

• Modellazione del flusso di geo-neutrini e del contributo

radiogenico al flusso di calore terrestre

• Sviluppo di prototipi per misure di radioattività in laboratorio,

in situ ed airborne

Università di Ferrara

Dipartimento di FisicaDiverse strategie di misura….

Università di Ferrara

Dipartimento di Fisica

Misure di spettroscopia gmma airborne, in situ e presso i LNL

~ 100 m ~ 10 m ~ 0.1 m

0

500

1000

1500

2000

2500

0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000Energy [KeV]

Cou

nts

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000

Energy [KeV]

Co

un

ts

Thesis opportunity

Thesis opportunity

Thesis opportunity

Università di Ferrara

Dipartimento di Fisica

r

h

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

r (m)

% d

i ga

mm

a (

Th

)

Analisi di spettroscopia gamma

Thesis opportunity

Thesis opportunity

Thesis opportunity

MCA_Rad : un nuovo strumento per la spettroscopia gamma a basso

fondo

• Calibrazioni

• Misure di campioni biologici (selvaggina)

• ...

Thesis opportunity

Thesis opportunity

Thesis opportunity

…divertitevi!

La tesi: una finestra sul mondo…