Lo strano caso di brillamenti solari e di elementi radioattivi

Quando i ricercatori hanno scoperto un legame insolito tra brillamenti solari e la variazione della costante di decadimento  degli elementi radioattivi sulla Terra  é partita una ricerca scientifica  che potrebbe finire per  riscrivere alcune delle leggi della fisica.

Di DAN STÖBER

E’ un mistero che si è presentato inaspettatamente: Il decadimento radioattivo di alcuni elementi nei laboratori sulla Terra sembrava essere influenzato dall’attività  solare, a 150 milioni di chilometri.

Peter Sturrock, professor emeritus of applied physics
Peter Sturrock, professore emerito di fisica applicata

Com’é possibile?

I ricercatori dell’ Università di Stanford e di Purdue credono che sia davvero possibile. Ma la loro spiegazione di come ciò possa avvenire é un altro mistero.

C’ è la possibilità che questo effetto inaspettato sia causato da una particella sconosciuta emessa dal sole.  “Sarebbe davvero notevole”, ha detto il professore Peter Sturrock della Stanford, esperto di fisica solare.

La storia inizia, in un certo senso, nelle aule di tutto il mondo, dove si insegna agli studenti che il tasso di decadimento di uno specifico materiale radioattivo è  costante.  Questa proprietà degli isotopi radioattivi, è utilizzata  per esempio, dagli  antropologi per datare manufatti antichi con il  carbonio-14, oppure quando i medici devono calibrare la giusta dose di radioattività per curare i malati di cancro.

Numeri casuali

Ma il fatto che, “il tasso di dimezzamento sia costante”,  è stato contestato in modo inaspettato da un gruppo di ricercatori della Purdue University, che al tempo erano più interessati a trovare un buon generatore  numeri casuali che a studiare il decadimento nucleare degli isotopi radioattivi.(Gli scienziati usano lunghe sequenze di numeri casuali per una serie di calcoli, ma sono difficili da produrre, in quanto il processo utilizzato per produrre i numeri ha una influenza sul risultato).

Ephraim Fischbach, professore di fisica presso la Purdue, stava utilizzando il tasso di decadimento radioattivo di diversi isotopi,  come possibile fonte di numeri casuali generati in modo da non richiedere alcun intervento umano. (Per fare un esempio, un certo quantitativo di cesio radioattivo-137, decade con un tasso costante nel complesso, ma i singoli atomi all’interno della massa decadranno in modo imprevedibile, con un pattern casuale. In questo modo la differenze di tempo tra i “tick”  casuali di un contatore Geiger posto vicino al cesio potrebbe essere utilizzate per generare numeri casuali.)

In definitiva i ricercatori hanno trovato che i tassi di decadimento misurati, non sono in linea con dati pubblicati relativi agli isotopi specifici e questo é molto strano per presunte costanti fisiche.

Controllando i dati raccolti al Brookhaven National Laboratory di Long Island e al Federal Physical and Technical Institute in Germania, é venuto fuori qualcosa di ancora più sorprendente: l’ osservazione a lungo termine del tasso di decadimento di silicio-32 e radio-226 sembra mostrare una piccola variazione stagionale .

Il tasso di decadimento è  stato leggermente più veloce in inverno che in estate.

Questa é vera e propria fluttuazione?  Oppure é solo un problema tecnico negli equipaggiamenti utilizzati per misurare il decadimento radioattivo … forse causato dal cambiamento delle stagioni, con i cambiamenti che accompagnano di temperatura e umidità.

Sturrock ha commentato così l’ accaduto:  ” Eravamo tutti convinti che i tassi di decadimento fossero costanti e quindi  pensavamo  che fossero solo errori sperimentali “.

Il sole si fà sentire.

Il 13 dicembre 2006, il sole stesso ha fornito un indizio cruciale, quando un brillamento solare ha inviato un flusso di particelle e radiazioni verso la Terra.

Jere Jenkins ingegnere nucleare dell’ Università di Purdue durante la misurazione del tasso di decadimento di manganese-54, un isotopo con breve emivita, che viene utilizzato nella diagnostica medica, notò che il tasso di decadimento calò leggermente durante il flare, una diminuzione che è iniziata circa un giorno e mezzo prima del flare.

Se questa relazione apparente tra flares  e i tassi di decadimento é vera, si potrebbe utilizzare come  metodo di previsione dei brillamenti solari prima del loro verificarsi, che potrebbe aiutare a prevenire danni ai satelliti e reti elettriche, oltre a salvare la vita degli astronauti nello spazio.

L’ anomalia del tasso di  decadimento  registrata  in quella  notte in Indiana , provava che qualcosa prodotto dal sole, aveva viaggiato nello spazio e attraversato la Terra per raggiungere   i rivelatori di Jenkins .

Che cosa  può essere stato emesso dal flare per  avere un effetto del genere?

Jenkins e Fischbach hanno ipotizzato che che i colpevoli di questo  disturbo nel tasso di decadimento erano probabilmente i neutrini solari, le fantomatiche particelle quasi senza peso,  veloci  quasi quanto la luce e che possono  attraversare il mondo fisico, ovvero  gli esseri umani, rocce, oceani e pianeti  praticamente senza interazione.

In una serie di articoli pubblicati in Astroparticle Physics , Nuclear Instruments and Methods in Physics Research and Space Science Reviews, Jenkins, Fischbach e i loro colleghi hanno dimostrato che  difficilmente le variazioni osservate nei tassi di decadimento, potessero provenire  da influenze ambientali sul sistema di rilevazione.

Motivo di sospetto

Le loro scoperte rafforzano la tesi secondo cui le oscillazioni dei tassi di decadimento strano sono stati causati da neutrini dal sole. I tassi di decadimento altalenanti,  sembravano  essere in sintonia con l’orbita ellittica della Terra, e questi variano quando la Terra si avvicina al Sole  ( perché esposta a più neutrini ) e poi quando si allontana.

Quindi c’era una buona ragione per sospettare il sole, ma potrebbe essere dimostrata?

A questo punto  un  aiuto viene da Peter Sturrock della Stanford. Durante una visita alla National Solar Observatory, in Arizona, Sturrock viene informato della scoperta fatta dai ricercatori della Purdue.

Sturrock sapeva per lunga esperienza che l’intensità del bombardamento di neutrini verso la Terra, varia in maniera regolare seguendo la rotazione del  sole. Il suo consiglio ai ricercatori della Purdue: cercare le prove che la variazione nel decadimento radioattivo della Terra cambia con la rotazione del sole.”Questo è quello che ho suggerito. E questo è quello che abbiamo fatto.”

Una sorpresa

Controllando i dati sul decadimento radioattivo  dal laboratorio di Brookhaven, i ricercatori hanno trovato uno schema ricorrente di 33 giorni. E ‘stata una sorpresa, dato che la maggior parte delle osservazioni solari mostrano un modello di circa 28 giorni – il tasso di rotazione della superficie del sole.

La spiegazione? Il nucleo del sole  a quanto pare gira più lentamente della superficie che vediamo ed é qui che avvengono le reazioni nucleari che producono neutrini. “Può sembrare illogico, ma tutto fa pensare che il nucleo ruoti più lentamente rispetto al resto del sole”, ha detto Sturrock.

Tutte le evidenze indirizzano verso una conclusione che é il Sole a “comunicare” con isotopi radioattivi sulla Terra, ha detto Fischbach.

Ma c’è una domanda piuttosto grande rimasta senza risposta. Nessuno sa come i neutrini possano interagire con i materiali radioattivi e riuscire  cambiare la loro velocità di decadimento.

“Non ha senso in base alle idee convenzionali”, ha commentato  Fischbach.Jenkins  ha aggiunto: “Quello che stiamo suggerendo è che un qualcosa che in realtà non interagisce con nulla sta cambiando qualcosa che non può essere cambiata”.

Sturrock concorda: “E ‘un effetto ancora inspiegabile “. “I teorici stanno cominciando a dire: ‘Che cosa sta succedendo?’ Ma è quello che i dati indicano. E ‘una sfida per i fisici e una sfida anche per il popolo solare “.

Se la particella misteriosa  non è un neutrino, “Dovrebbe  essere qualcosa che non conosciamo, una particella sconosciuta  emessa dal sole che  ha questo effetto sugli isotopi radioattivi, e questo fatto  sarebbe ancora più notevole”, ha detto Sturrock.

Articolo scritto da Chantal Jolagh,  “science-writing intern at the Stanford News” .

Note :

L’articolo originale ha una vena vagamente poliziesca e si nota lo sforzo dell’autore di renderlo digeribile anche ai profani  …

http://news.stanford.edu/news/2010/august/sun-082310.html

P.S. Spero di aver fatto una traduzione decente …

Luci0 gabsan Gabriele Santanché

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54 pensieri su “Lo strano caso di brillamenti solari e di elementi radioattivi

  1. nitopi :

    P.S.
    Comunque si parlava di una variazione intorno allo 0.1% …. Quindi tutta la questione geologica etc. …mi sa che son…. pipponi 8)

    Ciao
    Luca

    Considera però che questa iterazione non riguarderebbe solo la superficie terestre come le radiazioni solari, ma la terra in tutto il suo volume e in tutta la sua massa . Bisognerebbe provare a buttare giù qualche conto … ma da dove partire ?

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  2. Ho trovato queste info ..
    http://it.wikipedia.org/wiki/Energia_geotermica
    La radioattività naturale della terra è la causa della energia geotermica. Si valuta che il flusso totale di calore verso la superficie della terra sia di 16 TW, quindi poiché la terra ha un raggio medio di 6371 km, la potenza media prodotta per via geotermica è di 32 mW/m². Per confronto l'irraggiamento solare medio è, alle latitudini europee, di circa 200 W/m². La potenza è sensibilmente maggior vicino ai limiti delle fratture tettoniche dove la crosta è meno spessa. Inoltre la circolazione di acqua in profondità può aumentare ulteriormente la potenza termica per unità di superficie.
    Lo 0,1% di 16TW sono 16GW non sono pochi ma meno di briciole in confronto all’ energia solare.
    Bisognerebbe però cosa succede nei cosiddetti punti caldi o dove ci sono anomalie geotermiche .

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  3. sempre lo 0.1% di radiazione (calore) in più o in meno…. 😉
    Sul lungo periodo, puoi pensare (piccole variazioni di solito hanno un’influenza quasi lineare…) ad un aumento dello 0.1% della temperatura del mantello (dove sapevo che ci fossero le reazioni) … Visto che parliamo di “fluidificare” per avere influenza sia sulmagnatismo che sull’attività simica e vulcanica… mha….

    Ciao
    Luca

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  4. Yes, LuciO…
    Ho ben presente quel pezzo da Wikipedia… tutte le volte che sento parlare di Geotemia…
    (mi ero detto… perchè non fare dei bei buchi per arrivare al calduccio che c’e’ sotto e sfruttarlo… Be, la risposta e’ in quei 32 milliwatt … una ridicola porcheria 8) … )

    L’interno della terra e’ così caldo perchè la crosta terrestre e’ un ottimo isolante e la sorgente di calore e’ “dentro”…..

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  5. stavo meditando su questo… non ha il tempo di andare a regime… mhhh (ma la perplessità permane…. – scusa ma e’ una deformazione professionale 😉 )

    Ciao
    Luca

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  6. Forse in alcune zone dove ci sono maggiori quantitativi di isotopi radioattivi si hanno effetti maggiori … anche se sono 32mW/m2 i vulcani esistono e fanno anche dei bei disastri … e che cavolo !

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  7. c’e’ qualcosa che non torna. Se la potenza “geotermica” e’ di soli 32 milliwatt al metro quadro, com’e’ possibile ottenere potenze elevate sfruttando la geotermia come avviene in svariate parti del mondo? Secondo me c’e’ quialcos’altro….

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  8. Mettiamola così il magma con una concentrazione anomala di isotopi radioattivi é in fase quiescente e stabile e il flusso termico é costante e ad un certo punto aumenta la velocità di decadimento e siccome il potere isolante della crosta é elevata la temperatura aumenta e non può essere dissipata in tempi brevi e si ha uno shock termico e può succedere di tutto.

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  9. @Bernardo Mattiucci
    lo fai sfruttando camere magmatiche abbastanza vicine alla superficie. Se hai acqua che infiltra su zone molto ampie sfrutti anche decine di km2 …. ma non e’ molto fattibile pensare “faccio un buco profondo e ci pompo dentro dell’acqua che si trasforma in vapore…. ” in poco trempo ( e aree normali, non il parco di yellowstone) spremi via il calore dalle rocce e per ricostituirlo ci impieghi tantissimo…
    ciao Luca

      (Quote)  (Reply)

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