Neutrini, antineutrini e radioattività ambientale · Neutrini, antineutrini e radioattività...

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


Dipartimento di FisicaNeutrini ed antineutrini

Sorgenti

Modelli

..., =Φ ννThesis opportunity


Dipartimento di FisicaBorexino collaboration

Ferrara


Dipartimento di FisicaBorexino experiment

Thesis opportunity

(PhD – LM)


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



* 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


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 −=


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



* 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


Dipartimento di FisicaSolar Model 3: future plans

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



Le principali sorgenti della

radioattività ambientale


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


Dipartimento di FisicaDiverse strategie di misura….



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



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…

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