L’Origine di neutrini e raggi cosmici si trova a 4 miliardi di anni luce da noi. I dati arrivano da un rilevatore di particelle posizionato sotto i ghiacci dell’Antartide.

Da dove arrivassero, gli scienziati se lo chiedevano da sempre. Il punto di origine pareva introvabile. Grazie a un osservatorio del tutto particolare, e collocato in una posizione “speciale”- ossia sotto il ghiaccio del Polo Sud– è stato possibile trovare la fonte dei neutrini cosmici. Parliamo di particelle subatomiche talmente piccole da avere una massa praticamente pari a zero. I neutrini sono privi di carica elettrica e, attraversando ogni tipo di corpo celeste (tra cui il nostro pianeta), possono viaggiare da una parte all’altra dell’universo per miliardi di anni.

Tutto prende il via, come detto, sotto i ghiacci dell’Antartide. I neutrini da alta energia, difficilissimi da osservare, possono essere rilevati soltanto nella quasi totale assenza di interferenze. Cosa possibile esclusivamente in pochissimi luoghi sulla Terra, tra cui le profondità del Polo Sud. Qui è stato installato IceCube, un enorme rivelatore di particelle, composto da ben 5mila sensori di luce. La profondità massima cui si trovano questi sensori è quella di 2,8 km. I sensori, in pratica, attendono il passaggio di qualche neutrino che, invece di attraversare la Terra indisturbato, va per puro caso a urtare contro un atomo. Quando ciò accade, si produce istantaneamente una particella secondaria che genera una luce blu, la quale viene rilevata dai sensori. Sia la luce blu che la particella che l’ha generata hanno la stessa direzione del neutrino: seguendo tale direzione, gli scienziati possono arrivare alla fonte che ha originato il neutrino.

L’eccezionalità della scoperta, pubblicata sulla rivista Science, non si ferma qui. Compresa infatti l’origine dei neutrini, si può arrivare anche a quella dei raggi cosmici. Per capire la portata della cosa, basti pensare che i raggi cosmici sono le particelle con la più elevata energia mai scoperte nell’universo (parliamo di particelle fino a 100 milioni di volte più energetiche di quelle prodotte dall’acceleratore del CERN di Ginevra). Identificati nel secolo scorso, i raggi cosmici si formano fuori dalla Via Lattea. Si pensa vengano prodotti da collisioni tra galassie piuttosto che da enormi buchi neri: tutte ipotesi, sulle quali però non vi è certezza. Avendo particelle cariche, i raggi cosmici, nel loro percorso, vengono deviati da tutto ciò che incontrano nello Spazio. Nel momento in cui questi raggi cosmici vengono originati, si creano anche i neutrini. E qui sta l’eccezionalità della scoperta. Indagando da dove arriva un neutrino- cosa più “semplice” rispetto a quanto accadrebbe coi raggi cosmici – dal momento che la traiettoria di un neutrino non viene deviata da nulla, e quindi andando a ritroso lungo i suo percorso è possibile capire da dove arriva – si può risalire contemporaneamente all’origine dei raggi cosmici.

È quanto accaduto il 22 settembre 2017. Quel giorno, IceCube ha rilevato lo scontro di un neutrino ad altissima energia con un atomo. Immediatamente, è stata attivata una ricerca collettiva che ha visto al lavoro, in rete, i più grandi telescopi del mondo. IceCube ha inviato le coordinate della traiettoria del neutrino a tutti questi telescopi collocati nei luoghi più diversi del pianeta. Il primo a dare un risultato rilevante circa la possibile origine dei raggi cosmici è stato il telescopio spaziale Fermi della NASA.

Mettendo il dato prodotto a confronto con molte altre ricerche effettuate negli anni precedenti, si è potuto capire che una sorgente di neutrini ad altissima energia, e quindi di raggi cosmici, è un blazar (ossia la fonte altamente energetica, variabile e molto compatta, associata a un buco nero supermassiccio che si trova al centro di una galassia ospitante) presente a 4 miliardi di anni luce da noi.
La scoperta, assolutamente eclatante, conferma le grandissime possibilità di ricerca fornite dall’astronomia multi-messaggero, ossia dallo studio di molteplici segnali differenti (i neutrini sono proprio considerati “messaggeri cosmici”) e dalla concomitante osservazione attraverso mezzi diversi al fine di comprendere meglio i meccanismi che regolano il funzionamento dell’Universo e, in ultima analisi, l’origine di tutto ciò che, a livello cosmico, ci circonda.