Il neutrino è una particella elementare nota sin dagli anni trenta del ventesimo secolo e non si può negare che alcune intuizioni di Ettore Majorana, il fisico di origine siciliana “misteriosamente” scomparso qualche anno prima dello scoppio della II Guerra Mondiale (1938), sono di recente state confermate.

Il fisico e divulgatore scientifico Joao Magueijo ritiene che il lavoro di Ettore Majorana – svolto in parte in seno al gruppo di lavoro romano noto come “I ragazzi di Via Panisperna”, coordinato dal fisico Enrico Fermi – dovrebbe essere premiato con un Nobel per la fisica ma, come è noto, il premio non può essere assegnato postumo e non c’è motivo per dubitare che nel 2014 il fisico siciliano non sia più vivo!

Teorizzazione del neutrino

Il primo fisico che teorizzò l’esistenza della particella elementare (neutrino) fu il fisico teorico di origini austriache Wolfgang Pauli, noto negli ambienti scientifici per avere un “caratteraccio”. 

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Wolfgang Pauli

Il nome della particella è comunque da attribuirsi a Enrico Fermi e deriva dal fatto di essere elettricamente neutra e di possedere una massa notevolmente più piccola di quella del neutrone. Il neutrino arricchisce il modello atomico – nucleare costituito da protoni (particelle con carica elettrica positiva), neutroni (particelle prive di carica elettrica, con una massa pari circa a quella del protone) ed elettroni.

Atomi, isotopi, numeri atomici e numeri di massa

Generalità sul nucleo dell’atomo

Negli anni trenta del XX secolo la presunta esistenza del neutrino arricchì la già articolata e sino ad allora ipotizzata natura atomica: un atomo, così come lo descriveremo oggi, è composto da un nucleo costituito da protoni (il cui numero coincide con la posizione del dato elemento chimico nella tabella periodica degli elementi di Mendeleev) e neutroni, in numero pari ai protoni solo per gli elementi della tabella periodica stessa che si presentano, in natura, in una forma stabile.

Vale la pena sottolineare che il numero atomico Z (identificativo del numero di protoni di cui è dotato ciascun atomo o isotopo del medesimo elemento), corrisponde al numero di elettroni che ruotano intorno al nucleo; ciò è dovuto al fatto che l’atomo deve risultare elettricamente neutro.

Gli isotopi

Nella prima metà del XX secolo, tuttavia, erano già stati “osservati” elementi gemelli  di quelli riportati nella tabella periodica; essi sono chiamati isotopi e sono caratterizzati dall’avere lo stesso numero atomico (Z) ma un numero di massa (A) diverso da quello dell’elemento gemello. L’idrogeno (H) il cui nucleo è composto da un protone e un neutrone si chiama deuterio; esistono, però, altre due forme isotopiche dell’elemento H: il prozio, con Z = 1 (cioè un protone) e A = 2 (cioè il nucleo è composto da 1 protone e 1 neutrone); il trizio, con Z = 1 (cioè 1 protone) e A = 3 (cioè il nucleo è composto da 1 protone e 2 neutroni).

Dmitri_Mendeleev_3

Il litio (Li), che occupa la terza casella nella tabella periodica degli elementi di Mendeleev, ha un numero atomico Z = 3 (cioè il suo nucleo possiede 3 protoni) ma si presenta in una forma isotopica con 4 neutroni, cosicché il numero di massa A è pari a 7 (=3 + 4). I “gemelli non identici” rappresentati da atomi e relativi isotopi (aventi uguale numero atomico Z ma differente numero di massa A) possiedono, tuttavia, lo stesso numero di elettroni esterni; poiché gli elettroni sono responsabili del comportamento chimico di una sostanza, atomi e isotopi di uno stesso elemento mantengono inalterate molte proprietà chimiche in quanto hanno lo stesso numero di elettroni.

Pertanto, la chimica è incapace di riconoscere un atomo da un isotopo del medesimo elemento; oltretutto in natura gli isotopi si presentano in misura assai ridotta rispetto ai corrispondenti elementi. A titolo di esempio si consideri che solo il 2 per mille degli elementi di ossigeno (O) ha 8 protoni (Z = 8) e 6 neutroni, cioè si presenta in forma isotopica con A = 14 (= 8 + 6) anziché con un numero di massa A = 16 (8 protoni + 8 neutroni) che compete all’atomo nella sua forma più stabile.

Elementi radioattivi

La maggior parte degli isotopi si disintegra spontaneamente emettendo radiazioni in forma corpuscolare o energetica; questa proprietà fu scoperta per la prima volta nel Radio (Ra), da cui il nome di radioattività associato a un elemento o isotopo capace di emettere radiazioni alfa, radiazioni beta o radiazioni gamma.

Velocità e proprietà caratteristiche del neutrino

I neutrini, che viaggiano ad una velocità prossima a quella della luce (c = 3 * 108 m/s) sono numerosi quanto i fotoni; l’Universo ne è ricolmo e impregnato, giacché hanno la proprietà di attraversare la materia con enorme facilità, al punto che per decenni, sin dagli anni trenta del secolo scorso, si è disperato di non riuscire a evidenziarne la presenza con metodi sperimentali.2

La bomba atomica

È questa circostanza a suggerire, sin dagli anni trenta del XX secolo, che nel nucleo è presente una fonte di energia di proporzioni enormi. Non si tardò molto a comprendere, in Europa, nell’URSS, negli Sati Uniti nonché in Germania, che essa poteva servire anche a scopi bellici; sino alla prima metà del XX secolo, infatti, le bombe erano basate sulle reazioni chimiche innescate con sostanze esplodenti (esplosivi), la cui energia (chimica) era nettamente inferiore a quella associata alla disintegrazione radioattiva di un elemento. 

Conclusioni

La scienza e soprattutto la fisica sono sempre state alla ricerca di leggi che spiegassero i fenomeni che accadono sulla Terra e più in generale, nell’Universo, da cui le leggi universali, come quella newtoniana sulla gravitazione. Secondo alcuni fisici e storici della fisica Ettore Majorana intuì e forse persino scoprì e dimostrò – nascondendo però la sua scoperta agli occhi della comunità scientifica, come peraltro aveva già dato prova di fare – questa proprietà, al punto,  sostiene qualcuno,  da decidere volontariamente di dileguarsi (per sempre!). Forse ebbe paura della sua scoperta!

Il neutrino è una particella elementare che presiede al fenomeno associato a un’esplosione nucleare; non a caso oltre al Sole il modo più “semplice”, si fa per dire,  per produrre neutrini è innescare una reazione termonucleare, ovverosia far esplodere una bomba atomica! In fondo, nel solco di una tradizione millenaria, fisici, matematici e scienziati furono sempre anche filosofi, interessati a capire le implicazioni che le loro scoperte e quelle altrui potevano avere sull’umanità e prima ancora, su di essi, sulle loro personali scelte di vita. Scienza, Filosofia ed Etica dovrebbero ancora oggi guidare e ispirare la ricerca in ogni branca del sapere e della conoscenza, anche al fine di capire se, come e quando una scoperta sia utile all’uomo e al suo progresso, che non deve mai far venire meno la sua libertà di pensiero e di azione, che costituisce la condizione necessaria per l’esistenza e lo sviluppo di ciascuna persona.