Uno dei più grandi misteri dell'astrofisica di questi tempi è una minuscola particella subatomica chiamata neutrino, così piccolo che passa attraverso la materia, l'atmosfera, i nostri corpi, la Terra stessa, senza rilevamento.

I fisici di tutto il mondo hanno cercato per decenni di rilevare i neutrini, che bombardano costantemente il nostro pianeta e che sono più leggeri di qualsiasi altra particella subatomica conosciuta. Gli scienziati sperano che catturando i neutrini, possono studiarli e, auspicabilmente, capire da dove vengono e cosa fanno.

Ma i tentativi esistenti sono spesso costosi, e perdere un'intera classe di neutrini ad alta energia da alcune delle zone più remote dello spazio.

Un nuovo studio pubblicato oggi sulla rivista Lettere di revisione fisica Spettacoli, per la prima volta, un esperimento che potrebbe rilevare quella classe di neutrini usando echi radar.

"Questi neutrini sono particelle fondamentali che non capiamo, " ha detto Steven Prohira, autore principale dello studio e ricercatore presso l'Ohio State University Center for Cosmology and Astroparticle Physics. "E i neutrini ad altissima energia possono parlarci di enormi parti dell'universo a cui non possiamo realmente accedere in nessun altro modo. Dobbiamo capire come studiarli, ed è quello che cerca di fare questo esperimento".

Lo studio si basa su un fenomeno noto come cascata. Gli scienziati pensano che i neutrini si muovano attraverso la Terra quasi alla velocità della luce:miliardi di loro stanno attraversando te ora, mentre leggi questo.

I neutrini ad alta energia hanno maggiori probabilità di scontrarsi con gli atomi. Queste collisioni causano una cascata di particelle cariche, "come uno spray gigante, " disse Prohira. E le cascate sono importanti:se i ricercatori possono rilevare la cascata, possono rilevare un neutrino. I neutrini ad altissima energia sono così rari che gli scienziati finora non sono stati in grado di rilevarli.

Gli scienziati hanno scoperto che i posti migliori per rilevare i neutrini sono in grandi lastre di ghiaccio remoto:gli esperimenti sui neutrini più longevi e di maggior successo sono in Antartide. Ma questi esperimenti finora non sono stati in grado di rilevare neutrini con energie più elevate.

È qui che entra in gioco la ricerca di Prohira:il suo team ha mostrato, in un laboratorio, che è possibile rilevare la cascata che si verifica quando un neutrino colpisce un atomo facendo rimbalzare le onde radio sulla scia di particelle cariche lasciate dalla cascata.

Per questo studio, andarono allo SLAC National Accelerator Laboratory in California, impostare un bersaglio di plastica lungo 4 metri per simulare il ghiaccio in Antartide, e ha fatto esplodere il bersaglio con un miliardo di elettroni impacchettati in un minuscolo grappolo per simulare i neutrini. (L'energia totale di quel gruppo di elettroni, Prohira ha detto, è simile all'energia totale di un neutrino ad alta energia.) Quindi hanno trasmesso onde radio al bersaglio di plastica per vedere se le onde avrebbero effettivamente rilevato una cascata. Loro fecero.

Prohira ha detto che il prossimo passo è portare l'esperimento in Antartide, per vedere se può rilevare i neutrini su un ampio volume di ghiaccio remoto lì.

Le onde radio sono la tecnologia conosciuta più economica per rilevare i neutrini, Egli ha detto, "che è parte del motivo per cui questo è così eccitante." Le onde radio sono state utilizzate per la ricerca dei neutrini a più alta energia per circa 20 anni, disse Prohira. Questa tecnica radar potrebbe essere uno strumento in più nella cassetta degli attrezzi delle onde radio per gli scienziati che sperano di studiare i neutrini ad altissima energia.

E avere una maggiore comprensione dei neutrini potrebbe aiutarci a capire di più sulla nostra galassia e sul resto dell'universo.

"I neutrini sono le uniche particelle conosciute che viaggiano in linea retta:passano attraverso le cose, " ha detto. "Non ci sono altre particelle che lo fanno:la luce viene bloccata. Altre particelle cariche vengono deviate nei campi magnetici".

Quando un neutrino viene creato da qualche parte nell'universo, viaggia in linea retta, inalterato.

"Indica direttamente la cosa che l'ha prodotta, " Disse Prohira. "Allora, è un modo per noi di identificare e imparare di più su questi processi estremamente energetici nell'universo."