Lezione n.3 I neutrini solari e da...

Lezione n.3Lezione n.3I neutrini solari e da supernova

Corso di Introduzione all’astrofisica (III parte)Anno accademico 2010-2011

Barbara Caccianiga

La soluzione: oscillazioni di neutrino

CONCETTO BASE: gli autostati di neutrino delle inte razioni CONCETTO BASE: gli autostati di neutrino delle inte razioni deboli NON sono autostati di massa;

νννν

νννν====νννν

µµµµ

ef

νννν

νννν====νννν

1p

ννννµµµµ

STATI DI SAPOREProduzione e

ν

νννν2

STATI DI MASSA Propagazione dei ν

pf Uνννν====ννννProduzione e rivelazione dei ν

Propagazione dei ν

MATRICE DI MIXING

Uνννν====νννν

CASO A DUE SAPORI:CASO A DUE SAPORI:

θθθθθθθθ−−−−

θθθθθθθθ====

sincosU

θθθθθθθθ−−−−

====cossin

U

Angolo di mixing

Propagazione nel vuoto

>>>>ννννϑϑϑϑ++++>>>>ννννϑϑϑϑ−−−−====>>>>νννν

>>>>ννννϑϑϑϑ++++>>>>ννννϑϑϑϑ====>>>>νννν

µµµµ 21

21e

|cos|sen|

|sen|cos|pf Uνννν====νννν

>>>>ννννϑϑϑϑ++++>>>>ννννϑϑϑϑ====>>>>νννν 21e |sen|cos|

>>>>ννννϑϑϑϑ++++>>>>ννννϑϑϑϑ====>>>>νννν −−−−−−−− tiEtiE |esen|ecost,|

Suppongo di avere prodotto un νe al tempo t=0

Dopo un tempo t avro’: >>>>ννννϑϑϑϑ++++>>>>ννννϑϑϑϑ====>>>>νννν −−−−−−−−2

tiE1

tiEe |esen|ecost,| 21Dopo un tempo t avro’:

m|p|EEm

2i

iii ++++≅≅≅≅⇒⇒⇒⇒<<<<<<<<Noto che nell’ipotesi ultrarelativistica:|p|2

|p|EEm iii ++++≅≅≅≅⇒⇒⇒⇒<<<<<<<<

Ecco dove entra la massa! E’ quella che “disallinea” I due autostati. Se fosse =0 non

si avrebbero oscillazioni!

Allora la probabilita’ di avere un |νe ,t> venga rivelato come νµ e’ data da:

si avrebbero oscillazioni!

*ee

2

ee |t,|t,0,|t,)(P >>>>νννννννν<<<<>>>>νννννννν=<=<=<=<>>>>νννννννν<<<<====νννν→→→→νννν µµµµµµµµµµµµµµµµ

[[[[ ]]]] [[[[ ]]]]|0,|t,|0,|t,)(P

tiEtiEtiEtiE

*eee

==θθθθ++θθθθ−−⋅⋅θθθθ++θθθθ−−==

====>>>>νννννννν<<<<>>>>νννννννν<<<<====νννν→→→→νννν

++++++++−−−−−−−−

µµµµµµµµµµµµ

>>>>ννννϑϑϑϑ++++>>>>ννννϑϑϑϑ====>>>>νννν −−−−−−−−2

tiE1

tiEe |esen|ecost,| 21

>>>>ννννϑϑϑϑ++++>>>>ννννϑϑϑϑ−−−−====>>>>νννν µµµµ 21 |cos|sen0,|

[[[[ ]]]] [[[[ ]]]][[[[ ]]]]

2sen2sen

eesencossencos2

ecossenesencosecossenesencos

22

t)EE(it)EE(i2222

tiEtiEtiEtiE

2121

2121

θθθθ θθθθ

====++++θθθθθθθθ−−−−θθθθθθθθ====

====θθθθθθθθ++++θθθθθθθθ−−−−⋅⋅⋅⋅θθθθθθθθ++++θθθθθθθθ−−−−====

−−−−++++−−−−−−−−

++++++++−−−−−−−−

(((( ))))L

Esen2sen

tEEsen2sen)]EEcos(1[2sen

1

t)EEcos(22sen

222sen

2

22212221

2

21

22

∆∆∆∆θθθθ====

−−−−θθθθ====−−−−−−−−θθθθ====

====−−−−

θθθθ−−−−

θθθθ====

θθθ 2cos2 sensen =

Usando le formule

Lc2

sen2sen2

sen2sen)]EEcos(1[2sen2 21 θθθθ====θθθθ====−−−−−−−−θθθθ====

αα

α

θθθαα

2cos1

2cos2

2cos2

sen

ee

sensenii

=−

=+

=+−

m1

m1pmpmpEEE

22

212222 ≈≈≈≈

++++−−−−++++====++++−−−−++++====∆∆∆∆====−−−−

Ricordando che:

αα

22

cos1sen=

−

E2m

p2

mm

p2

m1

p2

m1p

p

m1

p

m1pmpmpEEE

2

2

21

22

2

22

2

21

22

212

222

12

21

∆∆∆∆≅≅≅≅

−−−−====

++++−−−−−−−−≈≈≈≈

≈≈≈≈

++++−−−−++++====++++−−−−++++====∆∆∆∆====−−−−

E2p2p2p2

ππππθθθθ====∆∆∆∆

ππππθθθθ====νννν→→→→νννν µµµµ

osc

22222e L

Lsen2senm

EL

48.2sen2sen)(P

Si ottiene:

∆∆∆∆

====

2

2

osc

osc

m

eVMeV

E48.2Ldove

LE

Oscillazioni nel vuoto: riassumendo

I neutrini elettronici prodotti all’interno del sole possono subire una trasformazione nel loro percorso verso la terra e trasformarsi in neutrini di altri sapori;


2

osc

22e

eVE

LL

sen2sen)(P

La probabilita’ di oscillazione dipende da:

∆∆∆∆

====

2

2

oscm

eVMeV

E48.2Ldove


• L’angolo di mixing θ;

• L’energia del neutrino E; Nota!!

• Il percorso compiuto L;

• La differenza del quadrato delle masse dei neutrini ∆m2=m22 –m2

1;

Noto!!

Nell’ipotesi di oscillazione nel vuoto, dai risultati sperimentali e’ possibile ricavarsi l’angolo di mixing θ e ∆m2!

Oscillazioni nella materia

• Quando un neutrino si propaga nella materia e non n el vuoto il termine di • Quando un neutrino si propaga nella materia e non n el vuoto il termine di propagazione degli autostati di massa cambia un po’;

• Vale ancora che

>>>>ννννϑϑϑϑ++++>>>>ννννϑϑϑϑ====>>>>νννν 21e |sen|cos|

>>>>ννννϑϑϑϑ++++>>>>ννννϑϑϑϑ====>>>>νννν −−−−−−−−2

tiE1

tiEe |esen|ecost,| 21

Se ho prodotto un νe al tempo t=0

Dopo un tempo t avro’:

int

2i

i U|p|2

m|p|E ++++++++≅≅≅≅

21e

In questo caso pero’:

• Dove Uint e’ il potenziale che descrive le interazioni con la materia (in particolare con gli elettroni della materia);

• Questo termine “disallinea” ancora di piu’ i neutrini, in quanto il ν , patner • Questo termine “disallinea” ancora di piu’ i neutrini, in quanto il νe , patner dell’elettrone, tendera’ ad interagire maggiormente rispetto a νµ e ντ;

• Si puo’dimostrare che esistono particolari condizioni di risonanza per le quali la probailita’ di oscillazione e’ favorita;probailita’ di oscillazione e’ favorita;

• La risonanza dipende dalla densita’ del mezzo, dall’energia del neutrino e da ∆m2;

Oscillazioni nella materia: riassumendo

I neutrini elettronici prodotti all’interno del sole possono subire una trasformazione I neutrini elettronici prodotti all’interno del sole possono subire una trasformazione all’interno del sole stesso e trasformarsi in neutrini di altri sapori;

M2sen

2senθθθθ

====ϑϑϑϑ

M

2M

2e L

Lsen2sen)(P


osc

2oscosc

M

LL

K

L

K

2cosL21

2sen

====

++++


====ϑϑϑϑ

2oscosc

oscM

K

L

K

2cosL21

LL

++++


====


• L’angolo di mixing θ;

• L’energia del neutrino E;

m

AZ10x7.1

NG2

2K

7

eF ρρρρ====

ππππ====

• L’energia del neutrino E;

• Il percorso compiuto L;

• La differenza del quadrato delle masse dei ν∆

Nota!!

Noto!!

A∆m2=m22 –m2

1;

• La densita’ ρ all’interno del sole; Nota!!

Nell’ipotesi di oscillazione nella materia, dai risultati sperimentali e’ possibile ricavarsi l’angolo di mixing θ e ∆m2!

Riassumendo• L’ipotesi di oscillazione del neutrino offre una el egante

soluzione al problema del neutrino solare:

I 3 problemi del neutrino solare Le soluzioni

1) Tutti gli esperimenti vedono un flusso significativamente inferiore a quello previsto (1/2 o 1/3);

1) Parte dei ννννe oscillano in νννν di altri sapori; gli esperimenti sono “ciechi” o ”parzialmente ciechi” ai νννν di altri sapori e quindi vedono 1/3);

2) I risultati di SuperK e Homestake sono inconsistenti fra di loro;

3) Gallex misura un flusso

ai νννν di altri sapori e quindi vedono un flusso minore del previsto;

2) Homestake e’ “cieco” a ννννµµµµ e ννννττττ; SuperK invece e’ parzialmente

3) Gallex misura un flusso consistente con la sola sorgente pp (e’ quella prevista con maggiore precisione in quanto

SuperK invece e’ parzialmente cieco” . Inoltre vedono neutrini di energie diverse e la probabilita’ di oscillazione dipende dall’energia!

maggiore precisione in quanto direttamente legata alla luminosita’ solare): non c’e’ spazio per gli altri tipi di neutrino;

3) La probabilita’ di oscillazione dipende dall’E; se e’ minore per basse energie i neutrini da pp sono meno soppressi degli altri;neutrino; sono meno soppressi degli altri;

Confronto teoria/esperimenti• Si noti che l’ipotesi di oscillazioni nel vuoto e os cillazioni nella materia 22 Lππππ• Si noti che l’ipotesi di oscillazioni nel vuoto e os cillazioni nella materia

sono in realta’ due facce della stessa medaglia: si fondano sulla stessa base teorica e dipendono (seppur in modo diverso) d agli stessi parametri: dall’angolo di mixing θθθθ e da ∆∆∆∆m2;


osc

22e L

Lsen2sen)(P M

2M

2e L

Lsen2sen)(P


2M

L2cosL2

2sen2sen

θθθθ

θθθθ====ϑϑϑϑparametri: dall’angolo di mixing θθθθ e da ∆∆∆∆m2;

• L’analisi combinata dei risultati degli esperimenti descritti fino ad ora, Homestake, Gallex, Sage, Kamiokande e Superkamiokan de seleziona diverse regioni possibili nello spazio dei parametri θθθθ e ∆∆∆∆m2;

LMA

∆∆∆∆

====

2

2

oscm

eVMeV

E48.2Ldove

2oscosc

oscM

2oscosc

K

L

K

2cosL21

LL

K

L

K

2cosL21

++++θθθθ

−−−−

====

++++


m

AZ10x7.1

NG2

2K

7

eF ρρρρ====

ππππ====

diverse regioni possibili nello spazio dei parametri θθθθ e ∆∆∆∆m2;LMA

∆∆∆∆m2=2.7x10-5eV2

sen22θθθθ=0.79Vacuum 1∆∆∆∆m2=6.5x10-10eV2

KK1

++++−−−−

SMA∆∆∆∆m2=5.0x10-6eV2

sen22θθθθ=7.2x10-3

∆∆∆∆m2=6.5x10-10eV2

sen22θθθθ=0.79


LOW

Vacuum 2∆∆∆∆m2=4.4x10-11eV2

sen22θθθθ=0.90 LOW∆∆∆∆m2=1.0x10-7eV2

sen22θθθθ=0.9

sen 2θθθθ=0.90

Il primo esperimento che ha confermato l’ipotesi di Il primo esperimento che ha confermato l’ipotesi di oscillazioni e’ SNO (Subdury Neutrino Observatory);I punti cruciali di questo esperimento sono:I punti cruciali di questo esperimento sono:

•Misura il flusso di neutrini di tutti i sapori proveniente dal sole ;•Lo trova in accordo con le previsioni teoriche:

Conferma il Modello Solare Standard

•Misura il flusso di neutrini elettronici proveniente dal sole ;•Lo trova piu’ piccolo del flusso totale:•Lo trova piu’ piccolo del flusso totale:

Dimostra che c’e’ una componente NON elettronica Dimostra che c’e’ una componente NON elettronica nel flusso di neutrini proveniente dal sole

SNO: Subdury Neutrino Observatory• Costruito in una miniera di Nichel • Costruito in una miniera di Nichel

(Creighton Mine) a Subdury (Canada);

• 2000 m di profondita’;• 2000 m di profondita’;• Ha cominciato a prendere dati nel

1999;• Sfrutta 1000 ton di acqua pesante • Sfrutta 1000 ton di acqua pesante

(D20) contenute in un pallone sferico di Ø=12m;

• 10000 tubi fotomoltiplicatori montati su una struttura di 18m;

D O2

montati su una struttura di 18m;• Schermato da H 20;• Rivelatore di luce Cerenkov;

Per misurare il flusso TOTALE di νννν:Correnti Neutre (NC)

++++++++→→→→++++νννν −−−−

Per misurare il flusso di ννννe:Correnti Cariche (CC)

MeV2.2E

pnd

th

xx

====

νννν++++++++→→→→++++νννν

MeV4.1E

eppd

th

e

====

++++++++→→→→++++νννν −−−−

La riduzione del fondo in SNO

• SNO si trova a circa 2000 m di profondita’: il fondo dovuto a raggi cosmici e’ trascurabile;raggi cosmici e’ trascurabile;

• Il fondo dovuto alla radioattivita’ della roccia e’ schermato da 5300 ton di H 20; 2

• Il fondo dovuto alla radioattivita’ dei fototubi e’ schermato da 1700 ton di H 2O;

• Rimane comunque la • Rimane comunque la radioattivita’ dell’acqua pesante che produce luce Cerenkov che da un segnale di energia fra (0-6) MeV;

D O2

MeV;• E’ necessario mettere una soglia

sperimentale di ~5-6 MeV;

SNO, come SUperK, e’ sensibile SOLO ai neutrini da 8B

Rivelazione di ννννe tramite le correnti cariche (solo νννν interagiscono)(solo ννννe interagiscono)

−−−−ννννe

ppede ++++++++→→→→++++νννν −−−−ννννe

•L’elettrone uscente produce luce Cerenkov che viene rivelata dai PMT;

SNO detectorCerenkov che viene rivelata dai PMT;

•L’energia dell’elettrone e’ direttamente legata a quella del neutrino: E e = Eνννν - 1.4;neutrino: E e = Eνννν - 1.4;

•Il rate atteso e’ di circa 30 ev/giorno

Rivelazione del flusso totale tramite le correnti ne utre (la sezione d’urto di NC e’ uguale per tutti I sapor i di νννν)(la sezione d’urto di NC e’ uguale per tutti I sapor i di νννν)

pnd νννν++++++++→→→→++++νννν

ννννx

xx pnd νννν++++++++→→→→++++νννν

3 fasi diverse corrispondenti a 3 metodi di rivelare neutroni:

•Fase 1 (D20 pura): nov 1999 - maggio 2001;SNO detector

•Fase 1 (D20 pura): nov 1999 - maggio 2001;

•Fase 2 (sale): luglio 2001-settembre 2003;

•Fase 3 (contatori He3): estate 2004-dic 2006;

Il rate atteso e’ di circa 10 ev/giorno;

3 metodi diversi per rivelare i neutroni

Grazie all’uso di tre tecniche completamente diverse per rivelare i neutroni, SNO riesce ad avere un controllo molto forte sugli errori sistematici

Rivelazione del flusso totale tramite scattering (stessa reazione di SuperK). La sezione d’urto e’ (stessa reazione di SuperK). La sezione d’urto e’ maggiore per ννννe che per ννννµµµµ e ννννττττ

ννννxx ee νννν++++→→→→++++νννν −−−−−−−−

ννννx

•L’elettrone uscente produce luce

SNO detector

•L’elettrone uscente produce luce Cerenkov che viene rivelata dai PMT;

•La direzione dell’elettrone uscente e’ fortemente correlata con quella del fortemente correlata con quella del neutrino (come in SuperK);

•Il rate atteso e’ di circa 3 ev/giorno

Risultati di SNOLa potenza di questo esperimento sta nella ridondan za di La potenza di questo esperimento sta nella ridondan za di informazioni: le quantita’ rilevanti vengono misura te in modi diversi per avere un cross-check delle sistematich e;

E’ come se fossero tanti esperimenti in uno solo;E’ come se fossero tanti esperimenti in uno solo;

pnd xx

====

νννν++++++++→→→→++++ννννNC 12638.0

34.021.021.0NC seccm10)syst.()stat.( 94.4 −−−−−−−−++++

−−−−++++−−−− ××××====φφφφ

MeV2.2E th ====NC

++++++++→→→→++++νννν −−−−

126Teorico seccm103.1 82.5 −−−−−−−−××××±±±±====φφφφ

34.021.0NC seccm10)syst.()stat.( 94.4 −−−−−−−− ××××====φφφφ

MeV4.1E

eppd

th

e

====

++++++++→→→→++++νννν −−−−

CC 12608.009.0

06.006.0CC seccm10)syst.()stat.( 68.1 −−−−−−−−++++

−−−−++++−−−− ××××====φφφφ

Teorico

ee xx ++++νννν→→→→++++νννν −−−−−−−−

ES 12615.015.0

22.022.0ES seccm10)syst.()stat.( 35.2 −−−−−−−−++++

−−−−++++−−−− ××××====φφφφ

MeV0E th ====ES

15.022.0ES seccm10)syst.()stat.( 35.2 −−−−−−−− ××××====φφφφ

Confronto teoria/esperimenti

• Dove eravamo rimasti?• L’analisi dei dati di Homestake, Superk, Gallex, Sa ge portava a

selezionare, nell’ipotesi di oscillazione, alcune r egioni nello selezionare, nell’ipotesi di oscillazione, alcune r egioni nello spazio dei parametri

LMALMA∆∆∆∆m2=2.7x10-5eV2

sen22θθθθ=0.79Vacuum 1

∆∆∆∆m2=6.5x10-10eV2

SMA∆∆∆∆m2=5.0x10-6eV2


∆∆∆∆m2=6.5x10-10eV2

sen22θθθθ=0.79

sen 2θθθθ=7.2x10

LOW

Vacuum 2∆∆∆∆m2=4.4x10-11eV2

sen22θθθθ=0.90∆∆∆∆m2=1.0x10-7eV2

sen22θθθθ=0.9

sen 2θθθθ=0.90

• I risultati di SNO hanno permesso di confermare l’i potesi di oscillazione del neutrino come soluzione del problema del neutrin o solare;

• Rimane il dubbio: oscillazioni della materia o oscil lazioni nel vuoto? E con • Rimane il dubbio: oscillazioni della materia o oscil lazioni nel vuoto? E con quali valori dei parametri?

• L’analisi combinata dei dati di SNO, di TUTTI gli a ltri esperimenti sul neutrino solare e dei dati di Kamland (un esperimen to sui neutrini da neutrino solare e dei dati di Kamland (un esperimen to sui neutrini da reattore) ha permesso di rispondere a questa doman da; ;

• I dati favoriscono nettamente l’ipotesi di oscillazi oni nella materia e in

LMA∆∆∆∆m2=2.7x10-

5eV2

sen22θθθθ=0.79

particolare la soluzione detta di Large Mixing Angle

Soluzione LMA (Large Mixing Angle)Soluzione LMA (Large Mixing Angle)

∆∆

Survival probability for LMA

SMA∆∆∆∆m2=5.0x10-

6eV2

sen22θθθθ=0.79∆∆mm22 = 7.9 = 7.9 --0.50.5

+0.6+0.6 x 10x 10--55 eVeV22

tantan22θ =0.40 θ =0.40 --0.070.07+0.10+0.10

Survival probability for LMA solution

eVsen22θθθθ=7.2x10-

3

LOW∆∆∆∆m2=1.0x10-∆∆∆∆m2=1.0x10-

7eV2

sen22θθθθ=0.9

Nuovi esperimenti sui neutrini solari: Borexino

• Fino ad oggi, gli unici esperimenti in grado di riv elare neutrini solari al di sotto di 1 MeV sono gli esperimenti radiochimici (Homestake, Gallex, Sage);

• Gli esperimenti in tempo reale (Kamiokande, SuperK, SNO) hanno tutti una soglia superiore ai 5 MeV;

• La maggior parte del flusso di neutrini solari (98% ) e’ al di sotto del MeV!! Vuol dire che fino ad oggi la conferma del Mo dello Solare MeV!! Vuol dire che fino ad oggi la conferma del Mo dello Solare Standard e’ stata fatta osservando in tempo reale s olo il 2 % dei neutrini solari;

• In particolare, il flusso di • In particolare, il flusso di neutrini dovuti alla sorgente 7Be e’ quello noto sperimentalmente con la maggiore incertezza; la maggiore incertezza;

• E’ importante misurarlo direttamente in tempo reale con un esperimento dedicato;un esperimento dedicato;

• Borexino e’ stato ideato per questo;

Borexino

• Si noti che:

• Borexino e’ stato costruito nei Laboratori sotterranei del Gran

• Si noti che:• La reazione non ha soglia

intrinseca;• In realta’ pero’, il fondo dovuto al

Laboratori sotterranei del Gran Sasso in Abruzzo (~1.5Km di profondita’);

• E’ composto da 300 tonnellate di scintillatore liquido

• In realta’ pero’, il fondo dovuto al decadimento del 14C (vedi dopo) impone una soglia di ~ 250keV;

scintillatore liquido (pseudocumene+PPO);

• Sfrutta la reazione:

• La reazione e’ sensibile a tutti i sapori di neutrino;

−−−−−−−− ++++νννν→→→→++++νννν ee xx

244 cm10 −−−−≈≈≈≈σσσσsapori di neutrino;

• La sezione d’urto e’ maggiore per i neutrini elettronici;

244 cm10 −−−−≈≈≈≈σσσσ

Borexino•Borexino si trova sotto la montagna del Gran Sasso che fornisce uno schermo contro il flusso di raggi cosmici (flusso residuo = 1 µ /m2 h);contro il flusso di raggi cosmici (flusso residuo = 1 µ /m2 h);

•Il cuore del rivelatore e’ schermato da strati di materiale sempre piu’ puro andando dall’esterno verso l’interno;

Cuore del rivelatore: 300 tonnellate di liquido scintillatore contenute in un vessel sferico di nylon (r= 4.25 m);

1st schermo: 1000 ton di liquido ultrapuro (pseudocumene) contenuto in una sfera di acciaio (SSS) (r=7 m); di acciaio (SSS) (r=7 m);

2214 fotomoltiplicatori sono montati sulla sfera di acciaio e puntano verso il centro per vedere la luce di scintillazione;

Secondo schermo: 1000 ton di acqua ultrapura contenute in una tanica cilindrica;

per vedere la luce di scintillazione;

ultrapura contenute in una tanica cilindrica;

200 PMTs sono montati sulla parte esterna della sfera di acciaio per rivelare la luce Cerenkov emessa dai muoni cosmici che attraversano l’acqua di schermo;

Sala sperimentale al Gran Sasso (Hall C) Sfera in acciaio (SSS)

PMTs pronti per l’istallazione Istallazione delle fibre ottiche

Istallazione dei vessel di nylon

Istallazione dei fototubi

Chiusura finale della sfera di acciaio

Monocromatica ! E νννν=862 keVΦSSM=4.8x109 ν/sec/m2

eνννν++++→→→→++++ −−−− Lie Be 77

eνννν e

xνννν

Soglia = 0.25 MeVxx νννν++++→→→→νννν++++ −−−−−−−− ee

σσσσ=10-44 cm 2

Il numero di neutrini atteso se non ci fossero osci llazioni e’

di ~ 70 ev/giorno

Il problema del fondo in Borexino

• N.B.: notiamo che la luce di scintillazione a diffe renza di quella Cerenkov NON e’ direzionale, quindi Borexino non pu o’ avvalersi di questa informazione per accertarsi che il segnale che vede provenga dal sole;

• Questo rende ancora piu’ critico il problema fondo ;• Questo rende ancora piu’ critico il problema fondo ;

• Possiamo classificare il fondo in due grandi catego rie:

– FONDO ESTERNO: tutto cio’ che proviene dalla regione esterna al cuore di scintillatore e che puo’ provocare eventi che si al cuore di scintillatore e che puo’ provocare eventi che si confondono con eventi di neutrino; la strategia “a cipolla” con cui e’ costruito Borexino serve proprio a ridurre questo tipo di fondo insieme alla collocazione in un laboratorio sotterraneo che lo insieme alla collocazione in un laboratorio sotterraneo che lo scherma dai raggi cosmici;

– FONDO INTERNO: radioattivita’ dello scintillatore stesso;

Il problema del fondo interno in Borexino: 14C

• Dal momento che Borexino vuole osservare neutrini s olari di bassa energia (E<1 MeV) deve combattere con il fondo radi oattivo che tenderebbe a oscurare il segnale;tenderebbe a oscurare il segnale;

• Un fondo radioattivo particolarmente fastidioso e’ il 14C che decade ββββcon un end-point di 156 keV e che produce qualche c osa come 10 5-106

conteggi/giorno in Borexino! conteggi/giorno in Borexino! • Questo fondo non e’ riducibile perche’ il C e’ part e costituente della

molecola di scintillatore usato in Borexino;

• il segnale di neutrino sarebbe molto inferiore al fondo da 14C;

• Quindi si rinuncia a osservare eventi • Quindi si rinuncia a osservare eventi nella finestra di energia al di sotto di 250 keV;

• Per questo motivo Borexino non e’ • Per questo motivo Borexino non e’ in pratica sensibile ai neutrini da pp;

Il fondo radioattivo: 238U e 232Th

Catena dell’ 238U Catena del 232ThCatena dell’ U Catena del Th

• Notiamo che la maggior parte degli isotopi radioatt ivi presenti nelle due catene, producono eventi nella regione di interesse per i neutrini solari!

• Persino i decadimenti con emissione di particelle αααα che sembrerebbero a piu’ alte energie (5 MeV, 7 MeV) in realta’ produc ono un’energia apparente nello scintillatore di ~500, 700 keV (fenomeno del quenching di luce)

Il fondo radioattivo: 238U e 232Th

• Perche’ il fondo radioattivo dovuto alle catene del l’U e del Th non sia dominante sul segnale di neutrino, e’ necessario ch e la contaminazione dello scintillatore sia non superiore a ~ 10 -16 g/g;dello scintillatore sia non superiore a ~ 10 -16 g/g;

•Per raggiungere questi livelli di radiopurezza e’ sta to necessario costruire degli impianti dedicati a purificare lo scintillato re “in-linea” ovvero poco prima di venire immesso nel rivelatore;prima di venire immesso nel rivelatore;

•Il processo di purificazione utilizzato e’ la distilla zione;

•Grazie a questo sforzo, lo scintillatore e’ risultato addirittura piu’ pulito in Uranio e Torio rispetto alle specifiche di progetto ~ 10-17 g/g;Uranio e Torio rispetto alle specifiche di progetto ~ 10-17 g/g;

•Questa contaminazione corrisponde a ~ 20 conteggi al giorno di U e Th in BX;

Il problema del Radon• Il Radon e’ presente ovunque nell’aria (e’ un isoto po che fa parte della catena • Il Radon e’ presente ovunque nell’aria (e’ un isoto po che fa parte della catena

dell’ 238U) con un’attivita’ tipica di ~ 10Bq/l;• Per fortuna il Rn decade in 5 giorni!;• Se si infliltra nel rivelatore puo’ comunque causar e seri problemi di fondo alla

misura del flusso di neutrini solari �� tutto deve essere rigorosamente a tenuta!misura del flusso di neutrini solari �� tutto deve essere rigorosamente a tenuta!

140.00

60.00

80.00

100.00

120.00

cnt/d

ay/m

3

0.00

20.00

40.00

60.00

01/18/07 02/07/07 02/27/07 03/19/07 04/08/07 04/28/07

cnt/d

ay/m

3

01/18/07 02/07/07 02/27/07 03/19/07 04/08/07 04/28/07

date

• Per rimuovere il radon e altri gas che possono esse re presenti nello scintillatore (come Ar e Kr) si e’ flussato tutto l o scintillatore con scintillatore (come Ar e Kr) si e’ flussato tutto l o scintillatore con azoto ultra-puro;

Risultati di Borexino

Arb

itra

ry u

nits

Tipico spettro in energia per un giorno in Borexino

Arb

itra

ry u

nits

Arb

itra

ry u

nits

N. of photoelectrons

Flusso da 7Be νννν: 47 ± 7STAT ± 12SYS c/d/100 t

August 16(2007): PLB 658, 101(2008)August 16(2007): PLB 658, 101(2008)August 16(2007): PLB 658, 101(2008)August 16(2007): PLB 658, 101(2008)

Flusso previsto in assenza di oscillazioni: 74 ± 4 c/d/100 t

Risultati di Borexino dopo 1 anno• Borexino e’ il primo esperimento in tempo reale a v edere i

neutrini solari da 7Be;• Borexino conferma le oscillazioni del neutrino nell ’ipotesi di • Borexino conferma le oscillazioni del neutrino nell ’ipotesi di

LMA con i parametri ∆∆∆∆m2-sen22θθθθ che vengono fuori dal fit agli altri esperimenti sul neutrino solare

Soluzione LMA (Large Mixing Angle)Soluzione LMA (Large Mixing Angle)Soluzione LMA (Large Mixing Angle)Soluzione LMA (Large Mixing Angle)

∆∆mm22 = 7.9 = 7.9 --0.50.5+0.6+0.6 x 10x 10--55 eVeV22

tantan22θ =0.40 θ =0.40 --0.070.07+0.10+0.10tantan θ =0.40 θ =0.40 --0.070.07

• Grazie al fatto che il livello di radiopureza raggi unta e’ persino meglio di quella di progetto, Borexino potra’ dare risultati meglio di quella di progetto, Borexino potra’ dare risultati interessanti anche su altre delle sorgenti di neutr ino solare fino ad ora mai osservate in tempo reale: pep, CNO e (fo rse) persino i neutrini da pp! i neutrini da pp!

Neutrini da Supernova

Neutrini da Supernova

• SuperNove di tipo I sono quelle che hanno origine d a stelle poco massive (M~M

Θ) e che non lasciano residui;

• SuperNove di tipo II sono quelle che hanno origine da stelle molto massive (M>8M

Θ) e che lasciano una stella

di neutroni come residuo; di neutroni come residuo; • Ci concentreremo sulle Supernove di tipo II;

La vita (e la morte) di una stella… (M>8M Θ)

Stella nella sequenza principaleStella nella sequenza principale Stella che brucia HeStella che brucia HeStella nella sequenza principaleStella nella sequenza principale Stella che brucia HeStella che brucia He

• All’interno di grandi quantitativi di H gassoso si formano cluster piu’

• Nel ciclo pp si produce He che “cade” verso il centro;H gassoso si formano cluster piu’

densi per effetto di fluttuazioni statistiche gravitazionali;

• ρρρρ =10 g/cm 3 T~107 K

• Quando si esaurisce l’H la stella si contrae per la gravitazione;

� ρρρρ =105 g/cm 3 T~108 K

• Comincia ad aver luogo il ciclo pp;

• Durata di questa fase ~ 10 7 anni

� Comincia a bruciare l’He;

� He produce C;

• Durata di questa fase ~ 10 6 anni;

H burningH burning HeHeBurningBurning

HHBurningBurning

La vita (e la morte) di una stella.. (M>8M Θ)

•Il processo continua: man •Il processo continua: man mano che si esaurisce un carburante la contrazione gravitazionale innesca la reazione di elementi sempre reazione di elementi sempre piu’ pesanti;

•La durata di ciascuna “fase” e’ sempre piu’ breve: per es. e’ sempre piu’ breve: per es. Carbonio brucia in ~ 10 5 anni, Ossigeno in 10 4 anni, Si in 1 giorno!;

• Le reazioni di fusione • Le reazioni di fusione proseguono fino alla formazione di elementi con A=60 (gruppo del Fe);

•Le reazioni che coinvolgono il Fe non producono energia, ma la drenano;

•Quindi il processo si ferma •Quindi il processo si ferma quando tutto il Silicio viene bruciato

Struttura a “cipolla” della stella

• Quando il Silicio finisce di bruciare, la regione c entrale della stella (core d~ 8000 Km) collassa sotto la pressione gravitazionale;

Il collasso (implosione) della stella

8000 Km) collassa sotto la pressione gravitazionale;• In meno di 1 sec ~ 1/3 della sua massa si condensa in una palla di 20 Km di

diametro; la densita’ passa da 10 7 g/cm 3 a 1014g/cm 3 ;• A densita’ cosi’ elevate succedono due cose che ren dono “incomprimibile” la • A densita’ cosi’ elevate succedono due cose che ren dono “incomprimibile” la

materia:– la forza “forte” comincia a diventare repulsiva;– i protoni e neutroni della stella formano un “gas di Fermi completamente – i protoni e neutroni della stella formano un “gas di Fermi completamente

degenere” che “resiste” ad essere ulteriormente compresso (Principio di esclusione di Pauli);

• Di conseguenza una volta raggiunta questa densita’ i l collasso gravitazionale trova improvvisamente resistenza e il cuore della st ella invece che venire trova improvvisamente resistenza e il cuore della st ella invece che venire ulteriormente compresso, “rimbalza” indietro, ovvero s i ri-espande velocemente (10000 Km/sec);

N.B.: questo succede, perche’ N.B.: questo succede, perche’ la massa del core e’ relativamente piccola: se M corefosse > 3M

Θla gravitazione

“vincerebbe” la resistenza del “vincerebbe” la resistenza del core e la compressione continuerebbe fino a produrre un buco nero;

• La parte piu’ centrale della stella che ha gia’ rag giunto il “muro” di massima densita’ , e’ rimbalzato indietro e sta ri -espandendosi a ~10000Km/sec;

Dall’implosione all’esplosione della stella …

densita’ , e’ rimbalzato indietro e sta ri -espandendosi a ~10000Km/sec;• Le parti piu’ esterne del core, stanno invece ancor a collassando per effetto

della gravita’ a ~ 60000 Km/sec;• L’espansione della parte centrale della stella vien e quindi rallentata dalla • L’espansione della parte centrale della stella vien e quindi rallentata dalla

caduta di materiale verso il centro della stella;

• 50 msec dopo il “rimbalzo” l’onda • 50 msec dopo il “rimbalzo” l’onda d’urto (curva bianca tratteggiata) si e’ propagata faticosamente per 300 Km;

• Lascia dietro di se:Km

• Lascia dietro di se:– Core denso (d=10Km) ;– Proto-neutron star (d=40Km);

Km

• L’onda d’urto che segue il “rimbalzo” del core finireb be per perdere

Dall’implosione all’esplosione della stella …

• L’onda d’urto che segue il “rimbalzo” del core finireb be per perdere energia, rallentare fino ad andare in stallo e tutt o ricollasserebbe formando in ultima analisi un buco nero SE non esis tessero i neutrini!

• I neutrini vengono prodotti nelle reazioni:

•Per densita’ ρρρρ >1011 g/cm 3 persino

iiee νννν++++νννν→→→→++++ −−−−++++ nep e ++++νννν→→→→++++ −−−−epne νννν++++→→→→++++++++

•Per densita’ ρρρρ >1011 g/cm 3 persino i neutrini rimangono intrappolati nella materia (fanno scattering su nucleoni e su elettroni);nucleoni e su elettroni);

•Questo fa si che la densita’ di neutrini all’interno di una “proto-neutron star” sia molto elevata;neutron star” sia molto elevata;

•Insieme agli elettroni, i neutrini formano un gas di Fermi totalmente degenere che fornisce l’energia necessaria a sostenere il fronte d’onda dopo il rimbalzo che ha seguito il collasso;

Esplosione della stella !

• L’onda d’urto originata dal “rimbalzo” del core viene sostenuta e spinta verso l’esterno dal gas di neutrini ed elettroni present i nella “proto-neutron star”;

• L’esplosione di SuperNova puo’ cosi’ avere luogo!• L’onda d’urto raggiunge le regioni piu’ esterne del la stella (che si estende

fino a R=10 7 -109 Km !) espellendo materiale nello spazio circostante;fino a R=10 7 -109 Km !) espellendo materiale nello spazio circostante;• Dopo ~ 10 sec la “proto-neutron star” si raffredda e si trasforma in una stella

a neutroni che e’ il residuo delle SuperNove di tip o II;• L’energia liberata dalla SN e’ pari all’energia di legame della stella a neutroni • L’energia liberata dalla SN e’ pari all’energia di legame della stella a neutroni

Energia gravitazionale di legame Energia gravitazionale di legame

EEbb ≈≈ 3 3 ×××××××× 10105353 erg = erg = 3 3 ×××××××× 10104646 Joule ≈≈ 17% M17% MSole Sole cc22

Questa energia si distribuisce cosi’: Questa energia si distribuisce cosi’: Questa energia si distribuisce cosi’: Questa energia si distribuisce cosi’: 99% neutrini99% neutrini

1% energia cinetica dell’esplosione1% energia cinetica dell’esplosione(della quale, 1% va in raggi (della quale, 1% va in raggi

Luminosita’ dei neutriniLuminosita’ dei neutrini

LLνννννννν = E/t= E/t ≈≈ 3 3 ×××××××× 10105353 erg / 3 secerg / 3 sec(della quale, 1% va in raggi (della quale, 1% va in raggi cosmici) cosmici)

0.01% fotoni0.01% fotoni

LLνννννννν = E/t= E/t ≈≈ 3 3 ×××××××× 1010 erg / 3 secerg / 3 sec≈≈ 3 3 ×××××××× 10101919 LLSoleSole

Collapse (implosion)Collapse (implosion)ExplosionExplosionStella di neutroniStella di neutroni

~ 50 km~ 50 km~ 50 km~ 50 km

Emissione Emissione Emissione Emissione di neutrinidi neutrini

ProtoProto--Neutron StarNeutron Star

ρρρρρρρρ ≈≈≈≈≈≈≈≈ ρρρρρρρρnucnuc ======== 33 ××××××××10101414 g cmg cm−−33

T T ≈≈≈≈≈≈≈≈ 30 MeV30 MeV

Meccanismi di produzione di νννν in una SN

• Urca process : durante le ultime fasi di vita della stella

−−−− νννν++++−−−−++++→→→→++++ )1Z,1N(e)Z,N( eCattura elettronica nucleare

−−−−++++νννν++++→→→→−−−−++++

νννν++++−−−−++++→→→→++++

e)Z,N()1Z,1N(

)1Z,1N(e)Z,N(

e

e

Decadimento ββββ

Produce coppie di ννννe e anti- ννννe che sfuggono al core portando via energia: accelerano il collasso del core;energia: accelerano il collasso del core;

• Neutronizzazione : durante le fasi di contrazione del core

enep νννν++++→→→→++++ −−−−

Solo l’1% circa dell’energia totale viene portata v ia da questi νννν

• Produzione di coppie : durante le fasi di raffreddamento del core residu o

iiee νννν++++νννν→→→→++++ −−−−++++iiee νννν++++νννν→→→→++++

La maggior parte dell’energia viene portata via da questo processo

Da quanto detto si vede che i neutrini sono crucial i nella dinamica dell’esplosione di una supernova in due maniere:

1. Drenano energia alla stella nelle fasi finali dlela sua vita tramite i processi di Urca e di neutronizzazione e quindi ne accelerano la morte;quindi ne accelerano la morte;

2. Dopo il collasso della stella, forniscono energia all’onda d’urto provocata dal “rimbalzo” del core sostenendo cosi’ l’esplosione (che altrimenti sostenendo cosi’ l’esplosione (che altrimenti verrebbe rallentata o addirittura fermata dal materiale che continua a cadere verso il centro della stella);che continua a cadere verso il centro della stella);

•Come abbiamo detto i neutrini prodotti hanno diffic olta’ a sfuggire dal core perche’ la loro probabilita’ di scattering su nucleo e’ cosi’ alta da intrappolarli;intrappolarli;

• Questo e’ vero fino a che ρρρρ > 1011 g/cm 3;

• Per ρρρρ ~ 1010 g/cm 3 i neutrini sono in grado di sfuggire; il raggio a c ui questo avviene e’ chiamato neutrinosfera;questo avviene e’ chiamato neutrinosfera;

• Il raggio R della neutrinosfera e’ diverso per i di versi tipi di neutrino, perche’ hanno diverse probabilita’ di interagire: in particolare i ννννe e gli anti -ννννe, hanno piu’ probabilita’ di interagire con la mate ria e quindi anti -ννννe, hanno piu’ probabilita’ di interagire con la mate ria e quindi sfuggono piu’ tardi;

Vale che:

R (ννννµ µ µ µ , ννννττττ) <R (ννννe) < R(anti- ννννe)

Di conseguenza vale anche che:

E(νννν , νννν ) > E(anti -νννν ) > E(νννν )

<E>=11MeV

<E>=16MeVE(ννννµµµµ, ννννττττ) > E(anti -ννννe) > E(ννννe)

<E>=25MeV

<E>=16MeV

• Vale un principio di equiripartizione per cui i diversi tipi di νννν vengono emessi con uguale luminosita’ (E/t);con uguale luminosita’ (E/t);

• Ne segue che:

N(ννννµµµµ, ννννττττ) < N(anti- ννννe) < N(ννννe)

Quanti neutrini da SuperNova ci aspettiamo?Bεεεε

====Per il principio di equiripartizione

5759

B

594653B

B

10x9.210x9.1

N

MeV10x9.110x3erg10x3

6)tot(E

i

========εεεε

====

============εεεε

εεεε====ννννPer il principio di equiripartizione

Trasformando in MeV l’energia εεεεB

νννν

5759

B

57B

10x3.125x610x9.1

E6N

10x9.211x610x9.1

E6N

e

,

e

e

========>>>><<<<

εεεε====

========>>>><<<<

εεεε====

νννννννν

νννννννν

ττττµµµµ

Per ννννe <E> = 11 MeV

Per ννννµ,τµ,τµ,τµ,τ<E> = 16 MeV

5759

B 10x0.216x610x9.1

E6N

25x6E6

ee

e

========>>>><<<<

εεεε====

>>>><<<<

νννννννν

νννν

Per ννννe<E> = 25 MeV

Se consideriamo una SuperNova galattica, distante p er es. d=10 kparsec

2e11

2 cm10x7.2

d4

N)terrasulla(N e

e

νννν====

ππππ====

νννννννν

e11

2

,11

10x8.1)terrasulla(N

cm10x2.1)terrasulla(N

cmd4

,

νννν====

νννν====

ππππ

ττττµµµµνννν ττττµµµµ

Ricordando che:

1parsec ~ 3.3 anni luce

1anno luce ~ 10 16 m2

e11

cm10x8.1)terrasulla(N

e

νννν====

νννν

1anno luce ~ 10 m

Burst di neutrini che arriva in ~ 20 sec

Reazioni per rivelare neutrini da SN−−−−−−−− ++++νννν→→→→++++νννν ee xx1)

++++++++→→→→++++νννν enpe2)

Sensibile a tutti i νννν; σσσσ(E=10MeV)~10-43 cm2

Sensibile solo agli anti- ννννe; σσσσ(E=10MeV)~10-41 cm2++++→→→→++++νννν enpe2)

MeV17EeNC Sogliae1212

e ====νννν++++++++→→→→++++νννν −−−−

3)secm11eCN e

1212 ====ττττνννν++++++++→→→→ ++++3)

MeV13EeBC 1212 ====νννν++++++++→→→→++++νννν ++++

secm20eCB

MeV13EeBC

e1212

Sogliae1212

e

====ττττνννν++++++++→→→→

====νννν++++++++→→→→++++νννν

−−−−

++++

4) σσσσ(E=10MeV)~10-42 cm2

MeV15ECC

MeV15ECC12*12

Sogliax*1212

x

====γγγγ++++→→→→

====νννν++++→→→→++++νννν

γγγγ

5)γγγγ

nn xx ++++νννν→→→→++++νννν6) Sensibile a tutti i νννν; σσσσ(E=10MeV)~10-42 cm2

Rivelatori di neutrini da SN• Tutti i rivelatori di neutrini solari in tempo real e

hanno la possibilita’ di rivelare anche neutrini da SN;SN;

• In particolare SuperK puo’ rivelarli tramite la reazione 1) ;

• I rivelatori a scintillatore liquido, come Borexino o eventualmente Kamland possono anche sfruttare le

−−−−−−−− ++++νννν→→→→++++νννν ee xx

eventualmente Kamland possono anche sfruttare le reazioni 3), 4), 5) di interazione sui nuclei di 12C;

• La reazione con sezione d’urto maggiore e’ comunque la 2)

++++++++→→→→++++νννν enpecomunque la 2)

secm11eCN

MeV17EeNC

e1212

Sogliae1212

e

====ττττνννν++++++++→→→→

====νννν++++++++→→→→++++νννν++++

−−−−

++++→→→→++++νννν enpe

secm11eCN e ====ττττνννν++++++++→→→→

secm20eCB

MeV13EeBC

e1212

Sogliae1212

e

====ττττνννν++++++++→→→→

====νννν++++++++→→→→++++νννν

−−−−

++++

MeV15ECC

MeV15ECC12*12

Sogliax*1212

x

====γγγγ++++→→→→

====νννν++++→→→→++++νννν

γγγγ

E’ gia’ successo! Supernova 1987A

Kamiokande (Giappone)Kamiokande (Giappone)

Rivelatore Cerenkov Rivelatore Cerenkov

Incertezza sul tempo Incertezza sul tempo ±±±±±±±±1 min1 minIncertezza sul tempo Incertezza sul tempo ±±±±±±±±1 min1 min

IrvineIrvine--MichiganMichigan--Brookhaven (US)Brookhaven (US)

Rivelatore Cerenkov Rivelatore Cerenkov

Incertezza sul tempo Incertezza sul tempo ±±±±±±±±50 ms50 ms

Baksan (Unione Sovietica)Baksan (Unione Sovietica)Baksan (Unione Sovietica)Baksan (Unione Sovietica)

ScintillatoreScintillatore

Incertezza sul tempo Incertezza sul tempo +2/+2/--54 s54 s

I segnali sono contemporanei entroI segnali sono contemporanei entro

le incertezze sul tempole incertezze sul tempo

Alla caccia dei Neutrini da Supernova

Neutrini da Supernove galattiche (D ~ 10 kpc)Neutrini da Supernove galattiche (D ~ 10 kpc)•• Segnali ad alta statistica in diversi esperimenti Segnali ad alta statistica in diversi esperimenti •• Test della fisica della supernovaTest della fisica della supernova•• Test della fisica della supernovaTest della fisica della supernova•• Test di fisica delle particelle, per es. Oscillazioni di Test di fisica delle particelle, per es. Oscillazioni di ννPurtroppo il rate di SN galattiche e’ piccolo (~3 al secolo!)Purtroppo il rate di SN galattiche e’ piccolo (~3 al secolo!)

Neutrini da Supernove da galassie vicine (D < 10 Mpc)Neutrini da Supernove da galassie vicine (D < 10 Mpc)•• Segnali di solo 1Segnali di solo 1--2 eventi per SN in un rivelatore di2 eventi per SN in un rivelatore di

grandi dimensioni (~1Mtonnellata!)grandi dimensioni (~1Mtonnellata!)•• Il rate di SN maggiore di ~ 1 all’annoIl rate di SN maggiore di ~ 1 all’anno•• Studio del flusso e dello spettro di neutrini da SNStudio del flusso e dello spettro di neutrini da SN

Neutrini da SN extragalatticheNeutrini da SN extragalatticheNeutrini da SN extragalatticheNeutrini da SN extragalattiche•• Sorgente “garantita”Sorgente “garantita”•• Diversi eventi all’anno in un rivelatore come SuperK;Diversi eventi all’anno in un rivelatore come SuperK;•• Bisogna ridurre il fondo: non facile!Bisogna ridurre il fondo: non facile!•• Bisogna ridurre il fondo: non facile!Bisogna ridurre il fondo: non facile!•• Studio del rate di formazione delle stelleStudio del rate di formazione delle stelle

Importanza di rivelare neutrini da SN

Test di fisica delle particelle:Massa dei neutrini;• Siccome i vari sapori di neutrino hanno masse diver se • Siccome i vari sapori di neutrino hanno masse diver se

dovrebbero arrivare a terra in tempi leggermente di versi;• Per fissare le idee, consideriamo solo due famiglie di

neutrini, di cui uno massivo e l’altro no; si avra’ che: neutrini, di cui uno massivo e l’altro no; si avra’ che:

2mL

t

====∆∆∆∆ νννν0 c

Ltcv ========νννν con massa 0

E

m

c2L

t

====∆∆∆∆

νννν

νννν

2

2

pc

LEvL

tE

pcv

c

============νννν con massa m νννν

Oscillazione dei neutrini;• Il confronto fra il numero di eventi previsti e que llo

effettivamente rivelato, puo’ dare importanti infor mazioni effettivamente rivelato, puo’ dare importanti infor mazioni sul valore di sen 22θθθθ;

Rivelatori nel mondo per neutrini da SN

SuperSuper--Kamiokande (10Kamiokande (1044))SNO (800)SNO (800) LVD (400)LVD (400) SuperSuper--Kamiokande (10Kamiokande (1044))Kamland (330)Kamland (330)

SNO (800)SNO (800)MiniBooNE (190)MiniBooNE (190)

LVD (400)LVD (400)Borexino (80)Borexino (80)Borexino (80)Borexino (80)

In parentesi, eventi attesi In parentesi, eventi attesi In parentesi, eventi attesi In parentesi, eventi attesi per una SuperNova a per una SuperNova a

10kpc di distanza10kpc di distanzaAmanda/IceCubeAmanda/IceCube

SuperNova Early Warning System (SNEWS)Il SuperNova Early Warning System (SNEWS) e’ un net work di esperimenti Il SuperNova Early Warning System (SNEWS) e’ un net work di esperimenti esistenti o in fase di istallazione;

•Lo scopo di questo network e’ quello di rivelare il burst di neutrini provenienti dall’eventuale esplosione di una SuperN ova e che precede di provenienti dall’eventuale esplosione di una SuperN ova e che precede di diverse ore il burst di fotoni provenienti dalla st essa SuperNova;

•In questa maniera si mettono in “pre-allarme” gli ast ronomi sullo scoppio di una SuperNova;una SuperNova;

•Per evitare falsi allarmi, si richiede che almeno d ue esperimenti diano un segnale di “allarme”

CoincidenceCoincidence

SuperSuper--KK

AlertAlertSNOSNO

CoincidenceCoincidence

Server Server

@ BNL@ BNL

AlertAlertLVDLVD

BorexinoBorexino

http://snews.bnl.govhttp://snews.bnl.gov

astroastro--ph/0406214ph/0406214

BorexinoBorexino

IceCubeIceCube

Diagramma di Hertzsprung-Russel

Lezione n.3 I neutrini solari e da...

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