Per capire come e perché il Sole e le stelle brillano bisogna andare… sotto terra. Più precisamente sotto il Gran Sasso, nei laboratori dell’Infn (Istituto nazionale di fisica nucleare), dove dal 1990 è in funzione un mega-esperimento scientifico denominato Borexino, che tra il 2007 e il 2021 ha raccolto dati sufficienti per provare le principali ipotesi sul funzionamento delle stelle già formulate negli anni trenta del secolo scorso.
Bisogna andare sotto terra perché lì si possono rivelare e misurare i neutrini, quelle particelle sfuggenti ed elusive che riescono ad attraversare indisturbate qualunque corpo materiale portando con se le informazioni sul luogo da cui sono partite: se arrivano dal Sole, ci diranno qualcosa circa i meccanismi che le hanno prodotte e ci faranno capire meglio i meccanismi delle reazioni termonucleari responsabili della produzione dell’energia solare. Sulla Terra siamo bombardati e attraversati da ben 60 miliardi di neutrini solari per centimetro quadrato ogni secondo, senza che ce ne accorgiamo; e sotto il Gran Sasso, il rivelatore Borexino è attraversato ogni 24 ore da 600mila milioni di miliardi di neutrini, ma riesce a osservare un po’ più di 45 interazioni di neutrini al giorno. Questo grazie alla sua speciale configurazione: un pallone di nylon di 125 micrometri di spessore, che contiene 300 tonnellate di scintillatore circondato da 1000 tonnellate di liquido aromatico contenuto in una sfera di acciaio inossidabile di 6,75 metri di raggio che supporta i 2.212 fotomoltiplicatori; il tutto dentro una grande tanica alta 17 metri e larga 28 contenente acqua altamente purificata. Si riesce in tal modo a preservare al massimo la radio-purezza dello scintillatore, ottenendo misure altamente attendibili.
A raccontare l’avventura di Borexino è il suo ideatore e direttore, il fisico Gianpaolo Bellini, professore emerito dell’Università degli Studi di Milano, nell’ultimo capitolo del recente Dai quark alle galassie, scritto con Marco Bersanelli e Enrico Bonatti (Hoepli, 2022); chiudendo così l’affascinante viaggio nel quale i tre scienziati ci conducono “dal micro al macrocosmo passando per la Terra”, come recita il sottotitolo.
Un viaggio che inizia da una domanda antica: cos’è la materia? È lo stesso Bellini a ripercorrere i passi che hanno portato i fisici, nel secolo scorso, a elaborare un modello che ci permette di entrare all’interno di qualunque oggetto arrivando, per successivi ingrandimenti, a quelli che oggi si ritengono i costituenti elementari: i neutrini, gli elettroni e i quark. E che non si tratti solo di teorie ce lo dicono gli scienziati che operano nei grandi acceleratori: come al Cern di Ginevra, al Fermilab di Chicago, al Kek di Tsukuba (Giappone) o, appunto, al Gran Sasso; ma anche quelli che cercano di catturare i raggi cosmici, con appositi rivelatori installati in Antartide o al Polo Nord. Sono continue le conferme sperimentali dei principali modelli teorici; ma sono anche numerosi e intriganti gli indizi raccolti su aspetti della materia ancora totalmente sconosciuti e “oscuri”.
Questo aggettivo ci ricollega alla terza parte del libro, che Bersanelli conclude additando la singolarità dell’attuale situazione: abbiamo un modello cosmologico molto efficace, che ci permette di descrivere bene la fisionomia dell’universo primordiale e di raccontarne l’evoluzione, ma tutto ciò riguarda solo una piccola parte del cosmo; il 95% della materia-energia dell’Universo è tuttora sconosciuta, oscura. E pensare che di passi avanti se ne sono fatti tanti, soprattutto negli ultimi cent’anni, da quando gli astrofisici hanno imparato a “leggere” il linguaggio del cosmo in tutte le lingue nelle quali ci si comunica, cioè a raccogliere i segnali che ci arrivano alle diverse frequenze, dalle radioonde ai raggi X e gamma. Se oggi possiamo sondare l’universo fino alle sue fasi primordiali e “vedere” l’universo bambino, è perché riusciamo a catturare la radiazione di fondo a microonde con estrema precisione, come ha fatto qualche anno fa il satellite Planck.
In questo grandioso scenario, che collega strettamente microcosmo e macrocosmo, acquista ancor più intensità e interesse il racconto della storia del nostro pianeta. Un cammino da sempre strettamente legato a quella della sua stella madre, il Sole; una storia iniziata all’interno della nebulosa solare di cui parla Bonatti dopo aver tratteggiato l’identikit di un pianeta peculiare, collocato alla giusta distanza dal Sole (habitable zone) e per due terzi ricoperto di acqua allo stato liquido, unico tra i pianeti del sistema. E sarà ancora il Sole a determinare il futuro lontano della Terra quando, tra circa 5 miliardi di anni, la nostra stella diventerà una “gigante rossa” e si espanderà inghiottendo Mercurio, Venere e anche il nostro pianeta che da tempo non sarà più azzurro.
Sono numerosi ormai gli aspetti e i fenomeni che le scienze riescono a comprendere, dall’intimità della materia agli sconfinati spazi galattici, e sono ben spiegati dai tre autori con linguaggio chiaro e avvincente, nella convinzione che queste conoscenze “siano interessanti non solo per coloro che fanno scienza ma per chiunque”. E sono anche molte le incognite e le domande: “Questa combinazione di comprensione e mistero – scrive Bersanelli – di risposte e di interrogativi aperti, ci dà lo slancio per affrontare nuove sfide (…) È il bello del lavoro scientifico: ogni passo deve essere fatto con umiltà e senso critico, avendo il gusto di ammirare il poco che abbiamo compreso, consapevoli che l’universo è sempre pronto a sorprenderci”. E ad affascinarci. Perché, contrariamente a quanto alcuni sostengono, “conoscere il funzionamento delle cose – nota in conclusione Bellini – non toglie loro il fascino che proviamo osservandole”; anzi, semmai lo aumenta.
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