Cos'è che tiene in vita le stelle? Le reazioni nucleari, risposta quasi scontata ma per la prima volta è stata dimostrata sperimentalmente l’esistenza delle principali reazioni nucleari all'interno di questi corpi celesti. Ed è stato possibile grazie a Borexino, un esperimento condotto presso l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.
Posta nelle caverne sotterranee dei Laboratori del Gran Sasso, si tratta di una cupola di 16 metri di diametro al cui interno si trova una sorta di “matrioska” che contiene 2.100 tonnellate d'acqua, utile a schermare le emissioni radioattive delle rocce e dell’ambiente, ma soprattutto a rivelare l'eventuale presenza dei rarissimi residui di raggi cosmici che attraversano le migliaia di metri di roccia sotto le quali si trova il Laboratorio.
Ma come sono riusciti gli esperti a confermare sperimentalmente la presenza di reazioni nucleari nelle stelle dalle profondità della Terra? Sembra quasi un ossimoro.
Facciamo un passo indietro. Stando ai modelli astrofisici attuali nel Sole e nelle stelle di dimensioni simili, la reazione nucleare dominante (nota come pp) è la fusione di due nuclei di idrogeno, che forma un nucleo di deuterio (protone e neutrone) ed è capace di innalzare la temperatura all’interno delle stelle fino a dieci milioni di gradi.
Tuttavia, nelle stelle con una massa più grande rispetto a quella del sole, la reazione pp non produce abbastanza energia per contrastare la forza gravitazionale della materia stellare, che provocherebbe un'implosione della stella su se stessa. Ma qui interviene un altro ciclo di fusione nucleare, che coinvolge i nuclei di Carbonio, Azoto e Ossigeno e innalza la temperatura interna di queste stelle oltre i 18 milioni di gradi, il cosiddetto CNO. Tali reazioni però, fino ad oggi sono state soltanto ipotizzate e mai osservate direttamente.
Ma grazie all'esperimento Borexino si è avuta finalmente la prova della loro esistenza. Sappiamo infatti che la fusione nucleare nelle stelle produce una grande quantità di neutrini a bassissima energia. Una piccola parte di essi raggiunge la Terra, e Borexino è stato in grado di catturarla.
La riuscità dell'esperimento è frutto di una collaborazione internazionale cui hanno preso parte tre gruppi dell’INFN, tre Università statunitensi e altri gruppi tedeschi, russi, francesi, polacchi. Il coordinatore della collaborazione è il Prof. Gianpaolo Bellini dell’Università di Milano e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.
Francesca Mancuso